Question

6．研究發(fā)現(xiàn)，NO_x和SO₂是霧霾的主要成分，已知：
2CO（g）+O₂（g）?CO₂（g）△H₁=-566.00kJ•mol^-1
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₂=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₃=-113.0kJ•mol^-1
則反應(yīng)2NO₂（g）+SO₂（g）+CO（g）?SO₃（g）+2NO（g）+CO₂（g）的△H=-268.3kJ•mol^-1．NO_x主要來源于汽車尾氣．
（1）T℃時(shí)，模擬汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化：2NO+2CO?2CO₂+N₂，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應(yīng)過程（0～15min）中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示：
①T℃時(shí)該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5（mol/L）^-1；平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入0.2mol CO和0.4mol N₂，平衡將向右移動(dòng)．（填“向左”、“向右”或“不”）
②圖1中a、b分別表示使用同種催化劑時(shí)，達(dá)到平衡過程中n（NO）的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是b（填“a”或“b”）．
③15min時(shí)，若改變外界反應(yīng)條件，導(dǎo)致n（NO）發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是增加CO的物質(zhì)的量濃度或增大壓強(qiáng)．
（二）SO₂主要來源于煤的燃燒．
25℃時(shí)，電離平衡常數(shù)：

化學(xué)式	H2CO3	H2SO3
電離平衡常數(shù)	K1=4.30×10-7 K2=5.61×10-11	K1=1.54×10-2 K2=1.02×10-7

回答下列問題：
（2）①常溫下，pH相同的下列溶液：I、Na₂CO₃，II、NaHCO₃，III、Na₂SO₃．物質(zhì)的量濃度由大到小的排列順序?yàn)棰颍劲螅劲瘢�（用序�?hào)表示）
②用純堿溶液吸收SO₂可將其轉(zhuǎn)化為HSO₃^-，該反應(yīng)的離子方程式是：H₂O+2SO₂+CO₃^2-═2HSO₃^-+CO₂↑．
（3）已知NaHSO₃溶液顯酸性，下列說法正確的是D．
A．c（Na⁺_）=2c（SO₃^2-）+2c（HSO₃^-）+2c（H₂SO₃）
B．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^─）+c（HSO₃^─_）+c（SO₃^2-）
C．c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（H₂SO₃）＞c（SO₃^2-）
D．c（H⁺）+c（H₂SO₃）=c（SO₃^2-）+c（OH^-）

Answer 1

分析 ①2CO（g）+O₂（g）?CO₂（g）△H₁=-566.00kJ•mol^-1
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₂=-196.6kJ•mol^-1
③2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₃=-113.0kJ•mol^-1，$\frac{1}{2}×①$+$\frac{1}{2}×②$-③得，2NO₂（g）+SO₂（g）+CO（g）?SO₃（g）+2NO（g）+CO₂（g）△H=-268.3kJ•mol^-1，據(jù)此進(jìn)行分析；
（1）①起始時(shí)，NO為4mol，平衡時(shí)NO為0.2mol，根據(jù)方程式求出平衡時(shí)CO、CO₂、N₂的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；根據(jù)Qc與k的相對(duì)大小分析；
②催化劑表面積較大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用時(shí)間短；
③由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動(dòng)；
（2）①電解質(zhì)溶液：I、Na₂CO₃ 溶液中碳酸根離子水解顯堿性，II、NaHCO₃ 溶液中碳酸氫根離子水解顯堿性，III、Na₂SO₃ 亞硫酸根離子水解顯堿性，依據(jù)陰離子水解程度分析判斷；
②碳酸鈉溶液與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉和二氧化碳；
（3）A．據(jù)物料守恒分析，c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃）；
B．根據(jù)電荷守恒分析，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^─）+c（HSO₃^─）+2c（SO₃^2-）；
C．NaHSO₃溶液呈堿性，說明碳酸氫根離子的水解程度大于電離程度；
D．據(jù)物料守恒，c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃）①，根據(jù)電荷守恒，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^─）+c（HSO₃^─）+2c（SO₃^2-）②，由①②得c（H⁺）+c（H₂SO₃）=c（SO₃^2-）+c（OH^-）；

解答 解：①2CO（g）+O₂（g）?CO₂（g）△H₁=-566.00kJ•mol^-1
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₂=-196.6kJ•mol^-1
③2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₃=-113.0kJ•mol^-1，$\frac{1}{2}×①$+$\frac{1}{2}×②$-③得，2NO₂（g）+SO₂（g）+CO（g）?SO₃（g）+2NO（g）+CO₂（g）△H=-268.3kJ•mol^-1，
故答案為：-268.3kJ•mol^-1；
（1）①起始時(shí)，NO為0.4mol，平衡時(shí)NO為0.2mol，
                   2NO+2CO?2CO₂+N₂
起始（n）：0.4      0.4     0        0
變化：0.2      0.2    0.2     0.1
平衡：0.2     0.2     0.2     0.1
則平衡時(shí)的濃度：c（NO）=0.1mol/L，c（CO）=0.1mol/L，c（CO₂）=0.1mol/L，c（N₂）=0.05mol/L，
k=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{1}^{2}×0.05}{0．{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=5（mol/L）^-1；
平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，則c（CO）=0.5mol/L，c（N₂）=0.45mol/L，
Qc=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{1}^{2}×0.45}{0．{1}^{2}×0．{5}^{2}}$=1.8＜k，則平衡將向右移動(dòng)；
故答案為：5（mol/L）^-1；向右；
②催化劑表面積較大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用時(shí)間短，由圖可知，b曲線代表的條件下反應(yīng)速率快，所以b的催化劑的表面積大；
故答案為：b；
③由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動(dòng)，所以改變的條件為增加CO的物質(zhì)的量濃度或增大壓強(qiáng)；
故答案為：增加CO的物質(zhì)的量濃度或增大壓強(qiáng)；
（2）①從表格數(shù)據(jù)分析得酸性：HCO₃^-＞SO₃^2-＞CO₃^2-，所以碳酸鈉的水解程度大于亞硫酸鈉，大于碳酸氫鈉，則當(dāng)四種溶液的pH相同時(shí)，其物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是II＞III＞I，
故答案為：II；III；I；
②碳酸鈉溶液與SO₂反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉和二氧化碳，其反應(yīng)的離子方程式為：H₂O+2SO₂+CO₃^2-═2HSO₃^-+CO₂↑；
故答案為：H₂O+2SO₂+CO₃^2-═2HSO₃^-+CO₂↑；
（3）A．由物料守恒得，c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃），故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)電荷守恒得，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^─）+c（HSO₃^─）+2c（SO₃^2-），故B錯(cuò)誤；
C．NaSCO₃溶液呈堿性，說明碳酸氫根離子的水解程度大于電離程度；c（OH^-）＞c（H⁺），說明HSO₃^-水解程度大于其電離程度，故c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）、c（H₂SO₃）＞c（SO₃^2-），水解程度不大所以c（HSO₃^-）＞c（H₂SO₃）、c（HSO₃^-）＞c（OH^-），溶液中氫氧根來源于水的電離與HSO₃^-水解，故c（OH^-）＞c（H₂SO₃），所以c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H₂SO₃）＞c（SO₃^2-），故C錯(cuò)誤；
D．據(jù)物料守恒，c（Na⁺）=c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（H₂SO₃）①，根據(jù)電荷守恒，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^─）+c（HSO₃^─）+2c（SO₃^2-）②，由①②得c（H⁺）+c（H₂SO₃）=c（SO₃^2-）+c（OH^-），故D正確；
故答案為：D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡移動(dòng)和平衡常數(shù)的計(jì)算、電解原理的應(yīng)用，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和計(jì)算能力，注意把握三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用．