Question

為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質量，研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量顯得尤為重要．
（1）汽車內燃機工作時會引起N₂和O₂的反應：N₂+O₂═2NO，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一．
①在T₁、T₂溫度下，一定量的NO發(fā)生分解反應時N₂的體積分數(shù)隨時間變化如圖甲所示，根據(jù)圖象判斷反應N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
②在T₃溫度下，向2L密閉容器中充入10mol N₂與5mol O₂，50秒后達到平衡，測得NO的物質的量為2mol，則該反應的速率v（N₂）=

 

．該溫度下，若開始時向上述容器中充入N₂與O₂均為1mol，則達到平衡后N₂的轉化率為

 

．
（2）利用如圖乙所示裝置（電極均為惰性電極）可吸收SO₂，用陰極排出的溶液可吸收NO₂．
①陽極的電極反應式為

 

．
②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO₂，使其轉化為無害氣體，同時有SO₃^2-生成．該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為

 

．
（3）一定條件下可用甲醇與CO反應生成醋酸消除CO污染．常溫下，將a mol?L^-1的醋酸與b mol?L^-1 Ba（OH）₂溶液等體積混合，充分反應后，溶液中存在2c（Ba²⁺）═c（CH₃COO^-），則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka=

 

（用含a和b的代數(shù)式表示）．
（4）引起霧霾的PM2.5微細粒子包含（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃、有機顆粒物及揚塵等，任寫一種與SO₄^2-互為等電子體的分子

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,常見化學電源的種類及其工作原理,產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,化學平衡的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷的T₁、T₂大小，再根據(jù)平衡時氮氣的體積分數(shù)判斷溫度對平衡的影響；
②v=

△c

△t

，再據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比求算；利用三段式求出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質的量，再求出平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
令N₂轉化的物質的量為xmol，利用三段式求出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質的量，再求出平衡濃度，代入平衡常數(shù)列方程，求出x值，再根據(jù)轉化率定義計算；
（2）①依據(jù)電極原理和反應過程中的離子變化寫出電極反應；
②依據(jù)在堿性條件下，陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發(fā)生反應4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，依據(jù)方程式即可解答；
（3）溶液等體積混合溶質濃度減少一半，醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無關，結合概念計算；
（4）等電子體，即微粒中所含電子數(shù)相等．

解答： 解：（1）①根據(jù)圖象判斷，T₂曲線先到達平衡，反應速率大，溫度較高，而溫度升高，氮氣的體積分數(shù)減小，說明升高溫度平衡向正反應移動，升高溫度向吸熱方向進行，故正反應為吸熱反應，△H＞0．
故答案為：＞；
②v（NO）=

△n V

△t

=

2mol 2L

50s

=0.02 mol?L^-1?s^-1，v（N₂）：v（NO）=1：2，所以v（N₂）=0.01mol?L^-1?s^-1；
利用三段式求出反應混合物各組分物質的量的變化量、平衡時反應混合物各組分物質的量．
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：10 5 0
反應（mol）：1 1 2
平衡（mol）：9 4 2
所以平衡常數(shù)k=

[NO]2

[N2]?[O2]

=

[ 2mol 2L ]2

[ 9mol 2L ]?[ 4mol 2L ]

=

1

9

；
令N₂轉化的物質的量為xmol，則
N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：1 1 0
反應（mol）：x x 2x
平衡（mol）：1-x 1-x 2x
所以

[ 2xmol 2L ]2

[ (1-x)mol 2L ]?[ (1-x)mol 2L ]

=

1

9

，解得x=

1

7

，
N₂的轉化率為

1 7 mol

1mol

×100%×100%=14.3%．
故答案為：0.01mol?L^-1?s^-1；14.3%；
（2）①依據(jù)圖示可知，二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的區(qū)為陽極區(qū)，陽極區(qū)發(fā)生反應SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₃^2-+4H⁺；
②陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發(fā)生反應，S₂O₄^2-中硫元素由+3價，變?yōu)榱蛩岣�中硫元素�?4價，S₂O₄^2-被氧化是還原劑；二氧化氮中的氮元素化合價為+4價變?yōu)榈獨?價，二氧化氮被還原為氧化劑，依據(jù)原子守恒和得失電子守恒可得，發(fā)生的離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，所以該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1：2，
故答案為：1：2；
（3）反應平衡時，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-）=bmol/L，據(jù)電荷守恒，溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫出K=

[CH3COO-]?[H+]

[CH3COOH]

=

b×10-7

a 2 -b

=

2b

a-2b

×10-7；
用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為

2b

a-2b

×10-7L/mol，
故答案為：

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
（4）等電子體，即微粒中所含電子數(shù)相等，1molSO₄^2-中含48mol電子，含48mol電子的分子有CCl₄ 或 CF₄ 等，故答案為：CCl₄ 或 CF₄．

點評：本題考查熱化學方程式，化學平衡常數(shù)、化學平衡影響因素分析，原電池原理的分析應用，主要是弱電解質電離平衡常數(shù)的計算，題目難度中等．