Question

17．研究氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO₂（g）+NaCl（g）?NaNO₃（g）+ClNO（g） K₁△H＜0Ⅰ
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₁△H＜0Ⅱ
请回答下列问题：
（1）4NO₂（g）+2NaCl（g）?2NaNO₃（g）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡 常 数K=$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$（用K ₁、K ₂ 表示）．
（2 ）若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行，实验测得NO ₂（ g ）的转化率随时间变化的示意图如图所示，t₃～t ₄ 时刻，NO₂（g ）的转化率（ NO₂%）降低的原因是因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应的进行，体系的温度会升高，故再次达平衡时的转化率会降低．
（3 ）若反应Ⅱ在恒温、恒容条件下进行，下列能判断该反应一定达到平衡状态的是AD．
A．容器内压强不再变化    B．n （ ClNO ）=n （ NO ）
C．混合气体密度不变      D．υ_正（ NO ）=υ_逆（ ClNO ）
（4 ）在一定温度和压强下，反应Ⅱ达到平衡，当NO和Cl₂的比例不同时，对Cl₂的转化率及平衡混合物中ClNO的体积分数都有影响．设NO和Cl₂起始物质的量之比为x，平衡时Cl₂ 的转化率为a，平衡混合物中ClNO的体积分数为y，判断 a、x、y 三者的相互关系，用a和x的代数式表示y，y=$\frac{2a}{x+1-a}$．
（5 ）实 验 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO ₂，反 应 为 2NO ₂+2NaOH═NaNO ₃+NaNO ₂+H ₂ O．含 0.2molNaOH 的水溶液与 0.2molNO ₂ 恰好完全反应得 1L溶液 A，溶液 B 为 0.1mol•L^-1 的CH ₃ COONa 溶液，则两溶液中 c （ NO ₃ ^- ）、c （ NO ₂^- ）、c （ CH ₃ COO ^- ）由大到小的顺序c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）
（已知 HNO ₂ 的电离常数 K ₃=7.1×10^-4 mol•L ^-1，CH₃ COOH 的电离常数K ₄=1.7×10^-5 mol•L^-1 ）．常温下，向溶液 B 中加水稀释过程中，下列比值变大的是a、b、c．
a.$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$b.$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$c.$\frac{c（N{a}^{+}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$d.$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$．

Answer 1

分析 （1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
根据盖斯定律①×2-②可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），则该反应平衡常数为①的平衡常数平方与②的商；
（2）若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行，2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）　K₁ △H₁＜0，反应为放热反应，反应进行温度升高；
（3）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；
（4）设 NO 和 Cl₂ 起始物质的量之比为 x，平衡时 Cl₂ 的转化率为 a，结合化学三行计算列式，依据平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y，计算得到；
（5）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液中NaNO₃物质的量浓度为0．mol/L，NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，对应阴离子水解程度大，以此来解答．

解答 解：（1）2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g） K₁ △H＜0 （I）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g） K₂ △H＜0 （II）
根据盖斯定律，Ⅰ×2-Ⅱ可得：4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），则该反应平衡常数K=$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案为：$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行，2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）　K₁ △H₁＜0，反应为放热反应，实验测得NO₂（ g ）的转化率随时间变化的示意图中t_3～t ₄ 时刻，NO₂（g）的转化率 （NO₂%）降低，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应的进行，体系的温度会升高，故再次达平衡时的转化率会降低，
故答案为：因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应的进行，体系的温度会升高，故再次达平衡时的转化率会降低；
（3）2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）　K₂△H₂＜0，反应为气体体积减小的放热反应，
A．反应前后气体物质的量变化，容器内压强不再变化，说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．n （ ClNO ）=n （ NO ）不能说明正逆反应速率相同，不能证明反应达到平衡状态，故B错误；
C．质量和体积不变，气体混合气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，υ 正 （ NO ）=υ 正 （ ClNO ），υ 正 （ NO ）=υ 逆 （ ClNO ）说明ClNO的正逆反应速率相同，故D正确；
故答案为：AD；
（4）设 NO 和 Cl₂ 起始物质的量之比为 x，平衡时 Cl₂ 的转化率为 a，
                         2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
起始量（mol）    x                1                     0
变化量（mol） 2a                a                   2a
平衡量（mol）  x-2a           1-a                  2a
依据平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y=$\frac{2a}{x+1-a}$，
故答案为：$\frac{2a}{x+1-a}$；
（5）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物质的量浓度为0．mol/L，NaNO₂物质的量为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，对应阴离子水解程度大，醋酸根离子和亚硝酸根离子水解，两溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的顺序为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-），
溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，常温下，向溶液 B 中加水稀释过程中，
a．稀释过程中氢氧根离子浓度减小，溶液中存在离子积常数，则氢离子浓度增大，$\frac{c（{H}^{+}）}{c（O{H}^{-}）}$比值增大，故a正确；
b．加水稀释促进电离$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$比值增大，故b正确；
c．溶液中加水稀释，钠离子浓度不变，醋酸根离子物质的量减小，$\frac{c（N{a}^{+}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$，比值增大，故c正确；
d．$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$为电离平衡常数表达式，温度不变电离平衡常数不变，故d错误；
故答案为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）； a、b、c．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，把握平衡三段法、平衡移动、电离平衡等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．