Question

(13分)某条件下，在2 L密闭容器中发生如下反应：2NO₂(g) 2NO(g)＋O₂(g)

在三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃，实验Ⅲ在850 ℃，NO、O₂的起始浓度都为0，NO₂的浓度(mol·L^－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：

（1）实验Ⅱ隐含的反应条件是      。

（2）实验II中，从反应开始至达到平衡，用氧气浓度变化表示的化学反应速率为         。

（3）800 ℃时，该反应的平衡常数K=            ，该反应是      (填“吸” 或“ 放”)热反应。

（4）若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1：1组成的NO₂与O₂混合气体(保持温度不变)，此时反应将向        进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。

（5）NO₂、NO是重要的大气污染物，近年来人们利用NH₃在一定条件下与之反应而将其转化为无害的参与大气循环的物质，

如：8NH₃＋6NO₂ 7N₂＋12H₂O。若将此反应设计成原电池，融熔K₂CO₃为电解质，则正极反应方程式为：        。

（6）向AlCl₃溶液中逐滴加入氨水，发生如下反应Al^3＋＋3NH₃·H₂O Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋  ，一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，沉淀已完全。已知当溶液中Al^3＋恰好沉淀完全时溶液的pH=4.7 ，则Al(OH)₃的溶度积常数为      (已知：lg2=0.3)。

Answer

（1）使用了催化剂

（2）0.0125 mol·L－1·min－1

（3）0.25 mol·L－1 ； 吸

（4）向正反应方向

（5）2NO2＋4CO2＋8e－ =N2＋4CO32 －或6NO2＋12CO2＋24e－ =3N2＋12CO32 －

（6）1.25×10－33mol4·L－4

【解析】

试题分析：（1）实验Ⅰ和实验Ⅱ平衡时NO2的浓度相同，但实验Ⅱ反应速率大，则实验Ⅱ使用了催化剂。

（2）由反应 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)

开始(mol/L)：1 0 0

变化(mol/L)：0.5 0.5 0.25

平衡(mol/L)：0.5 0.5 0.25

用氧气浓度变化表示的化学反应速率=0.25/20=0.0125 mol·L－1·min－1

（3）根据实验Ⅱ，平衡常数k=(0.25×0.5×0.5)÷(0.5×0.5)=0.25；根据图像可知，温度越高，平衡时NO2的浓度越小，说明正反应为吸热反应。

（4）通入2 mol由物质的量之比为1：1组成的NO2与O2混合气体(保持温度不变)，此时为c(NO2)=0.5 mol/L＋0.5 mol/L=1 mol/L，c(NO)=0.5 mol/L，c(O2)=0.25 mol/L＋0.5 mol/L=0.75 mol/L，

浓度商为Qc=(0.52×0.75)÷12=0.1825＜0.25，平衡向正反应方向移动，

（5）将8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O设计成原电池，NO2 得电子生成N2做正极，电解质溶液为融熔K2CO3，所以CO2 参与反应生成CO32 －，则正极反应方程式为2NO2＋4CO2＋8e－ =N2＋4CO32 －。

（6）pH=4.7，POH=14-4.7=9.3，c(OH－)=10－9.3，则Al(OH)3的溶度积常数Ksp[Al(OH)3 ]=c(Al3＋)×c(OH－)3=1×10－5×(10－9.3)3=1.25×10－33mol4·L－4。

考点：考查化学图象的分析与影响化学平衡的因素