Question

17．近年來“霧霾”污染日益嚴重，原因之一是機動車尾氣中含有NO、NO₂、CO等氣體．為減少“霧霾”的發生，可采取以下措施：
（1）汽車尾氣中的NO和CO在催化轉換器中發生如下反應：
2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）△H₁
已知：2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H₂
CO的燃燒熱為△H₃消除汽車尾氣中NO₂的污染時，NO₂與CO發生反應的熱化學反應方程式為：2NO₂（g）+4CO（g）═4CO₂（g）+N₂（g）△H=△H₁-△H₂+2△H₃（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（2）工業上也可以利用I₂O₅消除CO的污染．
已知：5CO（g）+I₂O₅（s）?-5CO₂（g）+I₂（s），不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的4L恒容密閉容器中通入2mol CO，測得CO₂的體積分數隨時間變化的曲線如圖．回答下列問題：
①下列說法正確的是C．
A．d點時，增大體系壓強，CO的轉化率變大
B．T₂時，0～2.0min內的反應速率v（CO）=0.6mol•L^-l•min^-1
C．c點時體系中混合氣體的壓強在T₂溫度下更大
D．b點時，向平衡體系中再加入I₂O₅（s），平衡向正反應方向移動
②5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（S）△H=＜0（填“＞”、“=“、“＜“），判斷理由是由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數減小，平衡逆向移動．
③計算b點時化學平衡常數K=1024．
（3）工業上可用純堿溶液吸收尾氣中的NO₂氣體，若標準狀況下4.48L NO₂和足量純堿溶液完全反應時轉移0．l mol電子，并放出CO₂氣體，則此反應的離子方程式為2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂；若生成的CO₂完全逸出，所得溶液中離子濃度從大到小的順序為c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）根據給定的反應2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H₁；2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H₂，CO的燃燒熱的熱化學方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H₃，結合蓋斯定律可計算出△H=△H₁-△H₂+2△H₃；
（2）①A、對于給定的反應前后氣體物質的量不變，增大壓強平衡不移動，故A錯誤；
B、根據化學反應速率的計算公式計算結果應該為v（CO）=0.3mol•L^-l•min^-1；，故B錯誤；
C、根據先拐先平衡知，T₂比T₁高，此時混合氣體的壓強更大，故C正確；
D、加入固體，平衡不移動，故D錯誤．
②由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，故正向為放熱反應，故答案為△H＜0；
③根據平衡常數計算公式知，K=C（CO₂）⁵÷C（CO）⁵，由起始的量和平衡的體積分數可計算，見解答．
（3）根據升降守恒、電荷守恒和原子守恒得到2NO₂+CO₃^2-═NO₃^-+NO₂^-+CO₂；溶液溶質為NaNO₃和NaNO₂，NaNO₂水解呈堿性，故c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

解答 解：（1）根據給定的反應2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H₁；2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H₂，CO的燃燒熱的熱化學方程式2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃，結合蓋斯定律可計算出△H=△H₁-△H₂+2△H₃，故答案為：△H=△H₁-△H₂+2△H₃；
（2）①A、對于給定的反應前后氣體物質的量不變，增大壓強平衡不移動，故A錯誤；
B、根據化學反應速率的計算公式計算結果應該為v（CO）=0.3mol•L^-l•min^-1，故B錯誤；
C、根據先拐先平衡知，T₂比T₁高，此時混合氣體的壓強更大，故C正確；
D、加入固體，平衡不移動，故D錯誤．
故選C．
②由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數減小，平衡逆向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，正向為放熱反應，故答案為△H＜0；
③根據平衡常數計算公式知，K=C（CO₂）⁵÷C（CO）⁵，由起始的量和平衡的體積分數可計算，設CO變化的物質的量為x，則CO₂變化也為x，平衡時CO為（2-x），CO₂為x，再根據平衡時體積分數=物質的量分數，CO₂為80%，解得x=1.6mol，K=（x/4）⁵÷[（2-x）/4）]⁵，K=4^{5₌₁₀₂₄}．故答案為：＜；由圖可知T₂＞T₁，溫度升高CO₂體積分數減小，平衡逆向移動；1024（或4⁵）；
（3）根據升降守恒、電荷守恒和原子守恒得到2NO₂+CO₃^2-═NO₃^-+NO₂^-+CO₂；因為溶液溶質為NaNO₃和NaNO₂，NaNO₂水解呈堿性，故c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．故答案為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂；c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評 本題綜合考察了化學平衡問題，影響化學平衡的因素，平衡常數的計算，蓋斯定律用于熱化學方程式的計算，屬于易錯題．