Question

5．氮及其化合物在生产、生活中有着重要的作用．请回答下列问题：
（1）图1是常温下1molNO₂和1molCO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol
（2）在恒温、恒容的密闭容器中，通入一定量的N₂O₄发生反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H如图2
①在0-60s时段，反应速率v（N₂O₄）为0.001mol•L^-1•s^-1．
②温度升高，混合气体的颜色变深，则△H＞0（填“＞”或“＜”）．
③改变条件重新达到平衡时，要使N₂O₄的体积分数变大，可采取的措施有ac（填字母）．
a．向混合气体中通入N₂O₄ b．升高温度
c．向混合气体中通入NO₂ d．使用高效催化剂
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO₂，反应2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液．
①A、B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^-）（已知HNO₂的电离
常数Ka=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数Ka=1.7×10^-5mol•L^-1）．
②可使A、B两溶液的PH相等的方法是bc（填字母）．
a．向溶液A中加适量水               b．向溶液A中加适量NaOH
c．向溶液B中加适量水               d．向溶液B中加适量NaOH
（4）铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：
Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O（方程式未配平）．0.6molCu被硝酸完全溶解后，如果得到的
NO和NO₂物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量为1.8mol．

Answer 1

分析 （1）反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程；
（2）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N₂O₄）；
②温度升高，混合气体的颜色变深，说明升高温度平衡向生成NO₂的方向移动；
③a．向混合气体中通入N₂O₄，等效为在原平衡基础上增大压强到达的平衡；
b．升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
c．向混合气体中通入NO₂，等效为在原平衡基础上增大压强到达的平衡；
d．使用高效催化剂不影响平衡移动；
（3）溶液A中NaNO₃、NaNO₂的浓度均为0.1mol/L，HNO₂、CH₃COOH均为弱酸，由电离常数可知CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子水解程度，溶液B碱性大于A溶液；
（4）参加反应的硝酸转化为Cu（NO₃）₂、NO、NO₂，根据Cu原子守恒计算Cu（NO₃）₂的物质的量，根据电子转移守恒计算NO、NO₂的物质的量，再根据氮原子守恒计算消耗硝酸物质的量．

解答 解：（1）该反应的焓变△H=E₁-E₂=134kJ/mol-368kJ/mol=-234kJ/mol，所以热化学方程式为：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol，
故答案为：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol；
（2）①由图可知，在0-60s时段△c（N₂O₄）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，则v（N₂O₄）=$\frac{0.06mol/L}{60s}$=0.001mol/（L．min），
故答案为：0.001；
②温度升高，混合气体的颜色变深，说明升高温度平衡向生成NO₂的方向移动，升高温度平衡向吸热反应移动，则△H＞0，
故答案为：＞；
③a．向混合气体中通入N₂O₄，等效为在原平衡基础上增大压强到达的平衡，平衡逆向移动，N₂O₄的体积分数增大，故a正确；
b．正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，N₂O₄的体积分数减小，故b错误；
c．向混合气体中通入NO₂，等效为在原平衡基础上增大压强到达的平衡，N₂O₄的体积分数增大，故c正确；
d．使用高效催化剂缩短到达平衡的水解，不影响平衡移动，N₂O₄的体积分数不变，故d错误，
故答案为：ac；
（3）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，由2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物质的量浓度为0.1mol/L，NaNO₂物质的量浓度为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液；
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，溶液中醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子水解程度，溶液B碱性大于A溶液，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^-），
a．溶液B碱性大于A溶液，向溶液A中加适量水，稀释溶液，碱性减弱，不能调节溶液pH相等，故a错误；
b．向溶液A中加适量NaOH，增大碱性，可以调节溶液pH相等，故b正确；
c．向溶液B中加适量水，稀释溶液碱性减弱，可以调节溶液pH相等，故c正确；
d．溶液B碱性大于A溶液，向溶液B中加适量NaOH，溶液pH更大，故d错误；
故答案为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；bc；
（4）参加反应的硝酸转化为Cu（NO₃）₂、NO、NO₂，根据Cu原子守恒可知n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.6mol，得到的NO和NO₂物质的量相同，根据电子转移守恒，则：3n（NO）+n（NO₂）=0.6mol×2，故n（NO）=n（NO₂）=0.3mol，根据氮原子守恒，可知n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO）+n（NO₂）=0.6mol×2+0.3mol+0.3mol=1.8mol，
故答案为：1.8mol．

点评 本题考查热化学方程式书写、化学反应速率计算、化学平衡影响因素、盐类水解、氧化还原反应计算等，注意等效思想在化学平衡移动中应用，守恒思想在化学计算中应用．