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（g）+O₂（g）?2NO（g），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的體積分數隨時間變化如圖1所示，根據圖象判斷反應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）利用圖2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Ka=

 

（用含a和b的代數式表示）．

Answer 1

考點：化學平衡建立的過程,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡的影響因素,弱電解質在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①根據“先拐先平數值大”原則判斷的T₁、T₂大小，再根據平衡時氮氣的體積分數判斷溫度對平衡的影響；
②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，代入平衡常數表達式計算；再根據反應速率和轉化率定義計算；
（2）①依據電極原理和反應過程中的離子變化寫出電極反應；
②依據在堿性條件下，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，醋酸電離平衡常數與濃度無關，結合概念計算；

解答： 解：（1）①根據圖象判斷，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：＞；
②令N₂轉化的物質的量為xmol，則
             N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）：10      5         0
反應（mol）：1       1          2
平衡（mol）：9       4          2
N₂的反應速率=

1mol 2L

50s

=0.01 mol?L^-1?s^-1；
平衡常數

( 2mol 2L )2

9mol 2L × 4mo 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

( 2x 2 )2

1-x 2 × 1-x 2

=

1

9

，解得x=

1

7

，
N₂的轉化率為

1 7 mol

1mol

×100%=14.3%；
故答案為：0.01 mol?L^-1?s^-1，14.3%；
（2）①依據圖示可知，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^-=SO₄^2-+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）通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合，溶液中溶質為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應平衡時，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-）=bmol/L，溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數依據電離方程式寫出K=

c(CH3COO-c(H+))

c(CH3COOH)

=

b×10-7

a 2 -b

=

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
用含a和b的代數式表示該混合溶液中醋酸的電離常數為

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
故答案為：

2b

a-2b

×10^-7L/mol；

點評：本題考查熱化學方程式，化學平衡常數、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的計算，題目難度中等．