Question

18．一定温度下，在恒容密闭容器中充入2molNO₂与1molO₂发生反应如下：
4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）
（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，则该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）； 常温下，该反应能逆向自发进行，原因是逆反应方向的△S＞0．
（2）下列有关该反应的说法正确的是BD．
A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容下，当容器内的密度不再改变，则反应达到平衡状态
D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度
（3）燃煤和汽车尾气是造成空气污染产生雾霾的原因之一．消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题．
已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H═+180.5kJ•mol^-1
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂ （g）△H═-283kJ•mol^-1
则汽车尾气中NO和CO在催化转化器中相互反应成无污染的气体的热化学方程式是2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ•mol^-1．
在密闭容器中发生上述反应时，c（CO₂）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示．已知当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在上图中画出c（CO₂）在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线．
（4）氮的化合物种类较多，如NH₃、NO、NO₂、HNO₃、硝酸盐等．
①亚硝酸是一种弱酸，能证明亚硝酸是弱电解质的是ADEF
A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C．用亚硝 酸 溶液做导电性实验，灯泡很暗
D.0.1mol•L^-1 HNO₂溶液的pH═2.1
E．NaNO₂和H₃PO₄反应，生成HNO₂
F．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍，pH＜4
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱．按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是acd
a．H₂O    b．NO₂^-   c．H₂NCH₂COOH    d．H₂PO₄^-    e．H₂S
③与氮同主族的磷元素形成的Na₂HPO₄溶液显碱性，若向该溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺（用离子方程式表示）．
（5）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种．下表是常温下浓度均为0.01mol•L^-1的X、Y、Z、W溶液的pH．

0.01mol•L-1 的溶液	X	Y	Z	W
pH	12	2	8.5	4.5

将X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）平衡常数K_350℃＜K_300℃，说明温度升高时平衡逆向移动，△H-T△S＜0时，反应能够自发进行；
（2）A、扩大容器体积，平衡逆向移动，但各组分浓度都减小；
B、恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，相当于加压，平衡正向移动；
C、容器体积不变，气体质量不变；
D、正反应放热，降温平衡正向移动；
（3）应用盖斯定律解题，接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T₁到达平衡时相同；
（4）①部分电离的电解质是弱电解质，如果亚硝酸部分电离则亚硝酸是弱电解质，可以根据酸溶液或钠盐溶液的pH判断；
②所给微粒中既能结合H⁺又能提供H⁺的有H₂PO₄^-、H₂O和H₂N-CH₂COOH，因此这四种物质从酸碱质子理论的角度上看既是酸又是碱，即两性物质；
③若向Na₂HPO₄溶液中加入足量的CaCl₂溶液，HPO₄^2-离子和Ca²⁺离子反应生成沉淀，促进HPO₄^2-的电离，溶液显示酸性；
（5）X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶质为等物质的量浓度的硝酸钠和亚硝酸钠，亚硝酸钠能水解而使溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），钠离子和硝酸根离子都不水解，但盐类水解较微弱，所以离子浓度大小关系是c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；

解答 解：（1）温度升高时平衡逆向移动，说明正反应放热；该反应的正反应放热，则逆反应吸热，△H＞0，若逆反应能够自发进行，则其，△H-T△S＜0，必须要△S＞0，故答案为：放热；逆反应方向的△S＞0；
（2）A、扩大容器体积，无论平衡怎样移动，各组分浓度都减小，混合气体颜色变浅，故A错误；
B、与开始加入比例相同加入反应物，平衡正向移动，反应物转化率增大，故B正确；
C、容器中气体密度始终不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D、降温平衡正向移动，化学平衡常数增大，故D正确；
故答案为：BD；
（3）由①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）△H=-283kJ•mol^-1
2×②-①得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ•mol^-1，
接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S₁＞S₂，S₂条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T₂到达平衡时相同，故c（CO₂）在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，
故答案为：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ•mol^-1；
；
（4）①A、亚硝酸钠溶液的pH＞7，说明亚硝酸钠是强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，所以能证明亚硝酸是弱酸，故A正确；
B、亚硝酸能与氢氧化钠发生中和反应只能说明亚硝酸具有酸性，不能说明亚硝酸的电离程度，所以不能证明亚硝酸是弱酸，故B错误；
C、用亚硝酸钠溶液作导电实验，灯泡很暗，不能说明亚硝酸的电离程度，所以不能证明亚硝酸是弱酸，故C错误；
D、常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍，pH＜4，说明稀释亚硝酸时，其氢离子物质的量增大，存在电离平衡，故D正确；
E．NaNO₂和H₃PO₄反应，生成HNO₂，磷酸是弱酸可以制备亚硝酸，说明亚硝酸为弱酸，故E正确；
F．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍，若为强酸PH应为4，若为弱酸，溶液中存在电离平衡，加水稀释又电离溶液pH＜4，故F正确；
故答案为：ADEF；
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱，质子就是氢离子．所给微粒中既能结合H⁺又能提供H⁺的有H₂PO₄^-、H₂O和H₂N-CH₂COOH，因此这四种物质从酸碱质子理论的角度上看既是酸又是碱，即两性物质，
故答案为：acd；
③HPO₄^2-离子既能发生电离又能发生水解，电离反应式为HPO₄^2-?PO₄^3-+H⁺，水解反应式为HPO₄^2-+H₂O?H₂PO₄^-+OH^-，溶液呈碱性，说明水解程度大于电离程度；
由于HPO₄^2-离子和Ca²⁺离子反应生成沉淀：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺，促进HPO₄^2-的电离，溶液则显酸性，
故答案为：3Ca²⁺+2HPO₄^2-═Ca₃（PO₄）₂↓+2H⁺；
（5）X、Y、Z各1mol•L^-1同时溶于水中制得混合溶液，溶液中的溶质为等物质的量浓度的硝酸钠和亚硝酸钠，亚硝酸钠能水解而使溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），钠离子和硝酸根离子都不水解，但盐类水解较微弱，所以离子浓度大小关系是c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；

点评 本题考查了反应自发进行的条件、化学平衡的移动、盐类水解以及离子浓度大小比较，图象的理解应用，考查范围广，题目难度较大．