Question

14．（1）某條件下，在2L密閉容器中充入NO₂發生如下反應：
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0．在不同條件下，NO₂的濃度（mol•L^-1）隨時間（min）的變化如圖所示．
請回答下列問題：
（1）實驗Ⅱ、Ⅲ的反應條件分別是使用催化劑、升高溫度．
②實驗Ⅰ條件下的平衡常數K=0.25；
③若實驗Ⅰ中達平衡后，再向該密閉容器中通入1molNO₂與1mol NO混合氣體（保持溫度和體積不變），則平衡將不移動（填“正向”或“逆向”或“不”）；
（2）一定條件下NO₂與SO₂可發生反應，其方程式為：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g ）△H＞0，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于體積固定的密閉容器中發生上述反應．
①下列能說明反應達到平衡狀態的是BF；
A、混合氣體的壓強保持不變      
B、混合氣體的顏色保持不變
C、SO₃和NO的體積比保持不變
D、混合氣體的平均相對分子質量保持不變
E、混合氣體的密度保持不變    
F、SO₂和NO₂的體積比保持不變
②若改變條件，使平衡常數變大，則該反應AB．
A、一定向正反應方向移動       
B、在平衡移動時，正反應速率先增大后減小
C、一定向逆反應方向移動      
D、在平衡移動時，逆反應速率先增大后減小
（3）已知弱電解質在水中的電離平衡常數（25℃）如下表：

弱電解質	H2CO3	NH3•H2O
電離平衡常數	Ka1=4.30×10-7    Ka2=5.61×10-11	1.77×10-5

現有常溫下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液．
①你認為該溶液呈堿性（填“酸”“中”“堿”）．
②就該溶液中粒子之間有下列關系式，你認為其中正確的是ACD
A．c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃•H₂O）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol•L^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

分析 （1）①實驗Ⅰ和實驗Ⅱ平衡時NO₂的濃度相同，但實驗Ⅱ反應速率大；實驗Ⅲ的起始濃度不變，說明壓強不變，既要加快反應速率，又要使平衡正向移動，只能是升高溫度；
②化學平衡常數為生成物濃度系數次冪之積與反應物濃度系數次冪之積的比值；
③根據平衡常數和濃度商判斷平衡移動；
（2）①根據化學平衡狀態的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學反應是否達到平衡；
②化學平衡常數只與溫度有關，由于該反應為吸熱反應，升溫，平衡右移，K增大，v（正）、v（逆）均增大并且正反應速率先增大后減小；
（3）①依據表中平衡常數的數據分析，一水合氨電離程度大于碳酸第一步電離平衡常數，（NH₄）₂CO₃溶液顯堿性；
②A、CO₃^2-水解程度大于銨根離子的水解程度，碳酸氫根離子濃度大于一水合氨濃度；
B、溶液中存在電荷守恒分析判斷；
C、依據溶液中物料守恒分析；
D、溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（C）．

解答 解：（1）①對比實驗Ⅰ，實驗Ⅱ只是加快了反應速率，化學平衡不移動，又該反應前后不是等體積反應，故改變的條件只能是使用催化劑；實驗Ⅲ的起始濃度不變，說明壓強不變，既要加快反應速率，又要使平衡正向移動，只能是升高溫度；故答案為：使用催化劑；升高溫度；
②實驗Ⅰ中，
  即 2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
開始 1mol•L^-1     0        0
轉化0.5mol•L^-1    0.5mol•L^-1  0.25mol•L^-1
平衡0.5mol•L^-1    0.5mol•L^-1  0.25mol•L^-1
K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=$\frac{0.5{\;}^{2}•0.25}{0.5{\;}^{2}}$=0.25；故答案為：0.25；
③當通入1molNO₂與1mol NO混合氣體，Qc=$\frac{（0.5+0.5）{\;}^{2}×0.25}{（0.5+0.5）{\;}^{2}}$=0.25，所以平衡不移動，故答案為：不；
K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=0.25，故答案為：0.25；
③由于平衡時，c（NO）=c（NO₂），再各增加1mol，兩者濃度還是相等，故Q_C=K，平衡不移動，故答案為：不；
（2）①平衡標志的簡單方法是，給定的量從變到不變了，則反應到達平衡了；
A、反應前后氣體體積不變，則壓強不能作為標志，故A錯誤；
B、混合氣體的顏色不變了，則c（NO₂）不變了，達平衡狀態，故B正確；
C、SO₃、NO均為生成物，體積比始終不變，則C錯誤；
D、反應前后質量和物質的量都不變，所以平均相對分子質量始終不變，故D錯誤；
E、固定體積的容器中，反應前后質量不變，則混合氣體的密度始終不變，故E錯誤；
F、SO₂和NO₂的起始體積比1：2，變化量之比是1：1，所以當其體積比不變時，反應達到了平衡，故F正確；
故選：BF．
②平衡常數只隨溫度改變而變，平衡常數變大，說明平衡正向移動了，△H＞0，溫度升高了，所以在平衡移動時，正反應速率先增大后減小，故選：AB．
（3）①由于NH₃•H₂O的電離平衡常數大于HCO₃^-的電離平衡常數，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），所以（NH₄）₂CO₃溶液呈堿性，故答案為：堿；
②根據由于NH₃•H₂O的電離平衡常數大于HCO₃^-的電離平衡常數，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），且c （HCO₃^-）＞c（NH₃•H₂O）；所以A、CO₃^2-水解程度大于銨根離子的水解程度，碳酸氫根離子濃度大于一水合氨濃度，c （NH₄⁺）＞c （CO₃^2-）＞c （HCO₃^-）＞c （NH₃•H₂O），故A正確；
B、溶液中存在電荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2 c（CO₃^2-），故B錯誤；
C、依據溶液中物料守恒，溶液中碳元素守恒得到，c （CO₃^2-）+c （HCO₃^-）+c （H₂CO₃）=0.1 mol•L^-1，故C正確；
D、溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（C），c （NH₄⁺）+c （NH₃•H₂O）=2 c （CO₃^2-）+2c （HCO₃^-）+2 c （H₂CO₃），故D正確；
故選：ACD．

點評 本題考查圖象與化學平衡、平衡狀態的判斷以及電解質溶液中的離子濃度大小分析，明確影響化學平衡的因素及圖象中量以及弱電解質電離程度和鹽類水解程度的理解應用，電解質溶液中電荷守恒，物料守恒是解題關鍵，題目難度中等．