Question

1．Ⅰ、已知室溫下，碳酸的電離常數(shù)K₁=4.4×10^-7，K₂=4.7×10^-11．NaHCO₃水溶液顯堿性，在NaHCO₃溶液中繼續(xù)逐漸通入二氧化碳，至溶液中n（HCO₃^-）：n（H₂CO₃）=4.4時(shí)溶液可以達(dá)中性．
Ⅱ、工業(yè)上可通過(guò)CO和H₂化合制得CH₃OH：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H  （CO結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)）．又知某些化學(xué)鍵的鍵能（斷開(kāi) 1mol化學(xué)鍵時(shí)所需要的最低能量）數(shù)值如下表：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C≡O(shè)	H-O
鍵能 （kJ•mol-1）	348	413	436	358	1072	463

則△H=-116kJ•mol^-1．
Ⅲ、電化學(xué)降解NO₃^-的原理如圖1所示．
 ①電源 A 極為正極（填“正極”或“負(fù)極”），陰極反應(yīng)式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=6H₂O+N₂↑．
②若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了 1mol 電子，則膜左側(cè)電解液的質(zhì)量減少量為9g．
Ⅳ、已知NO₂和N₂O₄可以相互轉(zhuǎn)化：2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H＜0．現(xiàn)將一定量NO₂和N₂O₄的混合氣體通入一體積為 2L的恒溫密閉玻璃容器中，10min反應(yīng)達(dá)平衡．反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖2． 
①圖2中共有兩條曲線X和Y，其中曲線X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化．下列不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是B．
A．容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變
B．容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時(shí)間變化而改變
C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變
D．容器內(nèi)混合氣體的平均分子量不隨時(shí)間變化而改變
②前 10min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K（b） 值為$\frac{10}{9}$
③反應(yīng) 25min 時(shí)，若只改變了某一個(gè)條件，使曲線發(fā)生如圖2所示的變化，該條件可能是增大NO₂的濃度（用文字表達(dá)）；其平衡常數(shù) K（d）=K（b）（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 Ⅰ、溶液為中性，則c（H⁺）=10^-7mol/L，根據(jù)K=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$計(jì)算；
Ⅱ、焓變等于反應(yīng)物中鍵能之和減去生成物中鍵能之和，以此來(lái)解答；
Ⅲ、①根據(jù)圖象知，硝酸根離子得電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則Ag-Pt作陰極，Pt電極為陽(yáng)極，A為正極，B為負(fù)極，以此解答該題；
②由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負(fù)極，A為電源正極，轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，計(jì)算陽(yáng)極上消耗的水的量以及進(jìn)入陰極室的陽(yáng)離子的量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量的變化；
Ⅳ、①根據(jù)反應(yīng)方程式2NO₂（g）?N₂O₄（g）可知，NO₂的濃度變化是N₂O₄濃度變化量的2倍，據(jù)此結(jié)合圖象中物質(zhì)濃度的變化量判斷；容器內(nèi)混合氣體的體積不變，質(zhì)量不變所以密度不變；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（NO₂）；
③由曲線看出25 min時(shí)，NO₂的濃度突然增大；溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變．

解答 解：Ⅰ、溶液為中性，則c（H⁺）=10^-7mol/L，K=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$=4.4×10^-7，則$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$=4.4；
故答案為：4.4；
Ⅱ、由表格數(shù)據(jù)及CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）可知，△H₁=（1072kJ/mol）+（436kJ/mol）×2-[413kJ/mol×3+358kJ/mol+463kJ/mol]=-116 kJ•mol^-1，
故答案為：-116 kJ•mol^-1；
Ⅲ、①由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負(fù)極，A為電源正極，在陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應(yīng)且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：正極；2NO₃^-+10e^-+12H⁺=6H₂O+N₂↑；
②由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負(fù)極，A為電源正極，轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，陽(yáng)極（陽(yáng)極反應(yīng)為H₂O失電子氧化為O₂和H⁺）消耗0.5mol水，產(chǎn)生1molH⁺進(jìn)入陰極室，陽(yáng)極室質(zhì)量減少9g．
故答案為：9；
Ⅳ、①由圖可知10-25min平衡狀態(tài)時(shí)，X表示的生成物的濃度變化量為（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反應(yīng)物的濃度變化量為（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的濃度變化量是Y表示的反應(yīng)物的濃度變化量的2倍，所以X表示NO₂濃度隨時(shí)間的變化曲線，Y表示N₂O₄濃度隨時(shí)間的變化曲線；
A．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量增大，恒溫恒容下壓強(qiáng)增大，容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，容器內(nèi)混合氣體的密度為定值，故B錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)混合氣體的顏色不隨時(shí)間變化而改變，說(shuō)明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量增大，平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而改變，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確；
故答案為：X；B；
②0～15min，反應(yīng)2NO₂（g）?N₂O₄（g），v（NO₂）=0.6mol•L^-1，v（N₂O₄）=0.4mol•L^-1，則K=$\frac{[{N}_{2}{O}_{4}]}{[N{O}_{2}]^{2}}$=$\frac{0.4}{0．{6}^{2}}$=$\frac{10}{9}$，故答案為：$\frac{10}{9}$；
③由曲線看出25 min時(shí)，NO₂的濃度突然增大，可知改變的條件為增大NO₂的濃度；溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，
故答案為：增大NO₂的濃度；=．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡圖象等，Ⅳ為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易認(rèn)為d點(diǎn)二氧化氮濃度大，則二氧化氮含量高，難度中等．