Question

碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。

消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少PM2.5的排放。已知如下信息：

2CO(g)＋2NO(g)2CO₂(g)＋N₂(g)　ΔH₁＝－748kJ·mol^－1

2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)　ΔH₂＝－565kJ·mol^－1

(1)在一定条件下N₂和O₂会转化为NO，写出该反应的热化学方程式：_________。

(2)为研究不同条件对反应的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.4mol CO，在催化剂存在的条件下发生反应，10min时反应达到平衡，测得10min内v(NO)＝7.5×10^－3mol·L^－1·min^－1，则平衡后n(CO)＝________mol，关于该平衡的下列说法正确的是________。

a．增大压强，平衡一定向右移动

b．其他条件不变，升高温度，化学反应速率一定增大

c．其他条件不变，若改为在恒压容器中进行，CO的平衡转化率比恒容条件下大

d．达到平衡后v_正(NO)＝2v_逆(N₂)

(3)其他条件相同，t min时不同温度下测得NO的转化率如图所示。

A点的反应速度v_正________(填“＞”、“＜”或“＝”)v_逆，A、B两点反应的平衡常数较大的是________(填“A”或“B”)。

(4)已知HNO₂的电离常数K_a＝7.1×10^－4mol·L^－1；

NH₃·H₂O的电离常数K_b＝1.7×10^－5mol·L^－1

则0.1mol·L^－1NH₄NO₂溶液中离子浓度由大到小的顺序是____________________________，

常温下NO₂^-水解反应的平衡常数K_h＝________(保留两位有效数字)。

Answer

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183kJ·mol－1 0.25 bcd ＞ A c(NO2-)＞c(NH4+)＞c(H＋)＞c(OH－) 1.4×10－11

【解析】

（1）①2CO（g）+2NO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）△H1=-748kJ•mol-1，

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-565kJ•mol-1

在一定条件下N2和O2会转化为NO气体，反应的热化学方程式依据盖斯定律计算②-①得到：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+183KJ/mol；

（2）结合化学平衡三段式列式计算，测得10min内v（NO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，反应消耗物质的量=7.5×10-3mol•L-1•min-1×10min×2L=0.15mol

2CO（g）+2NO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）

起始量（mol） 0.4 0.2 0 0

变化量（mol） 0.15 0.15 0.15 0.075

平衡量（mol） 0.25 0.05 0.15 0.075

反应是气体体积减小的放热反应，依据化学平衡移动原理和影响因素分析判断，a．改变压强的同时改变温度或浓度，平衡可能逆向进行，反应是气体体积减小的反应，所以是其他条件不变时增大压强，平衡一定向右移动，故a错误；b．反应是放热反应，其它条件不变，升高温度，平衡向吸热反应方向进行，即逆向进行，但化学反应速率一定增大，故b正确；c．其它条件不变，若改为在恒压容器中进行，恒压容器中随反应进行压强比恒容容器中大，平衡正向进行，CO的平衡转化率比恒容条件下大，故c正确；d．反应是之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，v正（NO）=2v逆（N2）说明氮气正逆反应速率相同，反应是破坏状态，故d正确；答案为bcd；（3）化学反应速率随温度升高增大，则VA＜VB，NO的转化率随温度升高增大，到B点后减小，说明反应是放热反应平衡逆向进行，平衡常数减小；（4）相同温度下等浓度的NH4NO3和NH4NO2两份溶液，测得NH4NO2溶液中c（NH4+）较小，是因为NO2-是弱酸阴离子水解显碱性，铵根离子水解显酸性，二者水解相互促进；硝酸铵溶液中铵根离子水解显酸性，溶液中离子浓度大小为：c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）；依据NO2-+H2O⇌HNO2+OH-，水解平衡常数表达式Kh=，分子和分母都乘以氢离子浓度得到水解平衡常数Kh=×===1.4×10-11。