Question

5．氮及其化合物在生產、生活中有著重要的作用．請回答下列問題：
（1）圖1是常溫下1molNO₂和1molCO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol
（2）在恒溫、恒容的密閉容器中，通入一定量的N₂O₄發生反應N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H如圖2
①在0-60s時段，反應速率v（N₂O₄）為0.001mol•L^-1•s^-1．
②溫度升高，混合氣體的顏色變深，則△H＞0（填“＞”或“＜”）．
③改變條件重新達到平衡時，要使N₂O₄的體積分數變大，可采取的措施有ac（填字母）．
a．向混合氣體中通入N₂O₄ b．升高溫度
c．向混合氣體中通入NO₂ d．使用高效催化劑
（3）實驗室可用NaOH溶液吸收NO₂，反應2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2molNaOH的水溶液與0.2molNO₂恰好完全反應得1L溶液A，溶液B為0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液．
①A、B兩溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的順序為c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）（已知HNO₂的電離
常數Ka=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的電離常數Ka=1.7×10^-5mol•L^-1）．
②可使A、B兩溶液的PH相等的方法是bc（填字母）．
a．向溶液A中加適量水               b．向溶液A中加適量NaOH
c．向溶液B中加適量水               d．向溶液B中加適量NaOH
（4）銅既能與稀硝酸反應，也能與濃硝酸反應，當銅與一定濃度硝酸反應時，可將方程式表示為：
Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O（方程式未配平）．0.6molCu被硝酸完全溶解后，如果得到的
NO和NO₂物質的量相同，則參加反應的硝酸的物質的量為1.8mol．

Answer 1

分析 （1）反應熱等于正反應的活化能減去逆反應的活化能，注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程；
（2）①根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（N₂O₄）；
②溫度升高，混合氣體的顏色變深，說明升高溫度平衡向生成NO₂的方向移動；
③a．向混合氣體中通入N₂O₄，等效為在原平衡基礎上增大壓強到達的平衡；
b．升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
c．向混合氣體中通入NO₂，等效為在原平衡基礎上增大壓強到達的平衡；
d．使用高效催化劑不影響平衡移動；
（3）溶液A中NaNO₃、NaNO₂的濃度均為0.1mol/L，HNO₂、CH₃COOH均為弱酸，由電離常數可知CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根離子水解程度大于亞硝酸根離子水解程度，溶液B堿性大于A溶液；
（4）參加反應的硝酸轉化為Cu（NO₃）₂、NO、NO₂，根據Cu原子守恒計算Cu（NO₃）₂的物質的量，根據電子轉移守恒計算NO、NO₂的物質的量，再根據氮原子守恒計算消耗硝酸物質的量．

解答 解：（1）該反應的焓變△H=E₁-E₂=134kJ/mol-368kJ/mol=-234kJ/mol，所以熱化學方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ/mol；
（2）①由圖可知，在0-60s時段△c（N₂O₄）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，則v（N₂O₄）=$\frac{0.06mol/L}{60s}$=0.001mol/（L．min），
故答案為：0.001；
②溫度升高，混合氣體的顏色變深，說明升高溫度平衡向生成NO₂的方向移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，則△H＞0，
故答案為：＞；
③a．向混合氣體中通入N₂O₄，等效為在原平衡基礎上增大壓強到達的平衡，平衡逆向移動，N₂O₄的體積分數增大，故a正確；
b．正反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，N₂O₄的體積分數減小，故b錯誤；
c．向混合氣體中通入NO₂，等效為在原平衡基礎上增大壓強到達的平衡，N₂O₄的體積分數增大，故c正確；
d．使用高效催化劑縮短到達平衡的水解，不影響平衡移動，N₂O₄的體積分數不變，故d錯誤，
故答案為：ac；
（3）0.2mol NaOH的水溶液與0.2mol NO₂恰好完全反應得1L溶液A，由2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物質的量濃度為0.1mol/L，NaNO₂物質的量濃度為0.1mol/L，溶液B為0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液；
HNO₂的電離常數K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的電離常數K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，說明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根離子水解程度大于亞硝酸根離子水解程度，溶液B堿性大于A溶液，兩溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的順序為c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-），
a．溶液B堿性大于A溶液，向溶液A中加適量水，稀釋溶液，堿性減弱，不能調節溶液pH相等，故a錯誤；
b．向溶液A中加適量NaOH，增大堿性，可以調節溶液pH相等，故b正確；
c．向溶液B中加適量水，稀釋溶液堿性減弱，可以調節溶液pH相等，故c正確；
d．溶液B堿性大于A溶液，向溶液B中加適量NaOH，溶液pH更大，故d錯誤；
故答案為：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；bc；
（4）參加反應的硝酸轉化為Cu（NO₃）₂、NO、NO₂，根據Cu原子守恒可知n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.6mol，得到的NO和NO₂物質的量相同，根據電子轉移守恒，則：3n（NO）+n（NO₂）=0.6mol×2，故n（NO）=n（NO₂）=0.3mol，根據氮原子守恒，可知n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO）+n（NO₂）=0.6mol×2+0.3mol+0.3mol=1.8mol，
故答案為：1.8mol．

點評 本題考查熱化學方程式書寫、化學反應速率計算、化學平衡影響因素、鹽類水解、氧化還原反應計算等，注意等效思想在化學平衡移動中應用，守恒思想在化學計算中應用．