Question

(18分)为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。

（1）汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应：N2（g）+O2（g）2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。

①在T1、T2温度下，一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如图所示，根据图像判断反应N2（g）+O2（g）2NO（g）的△H__________0(填“>”或“<”)。

②在T3温度下，向2L密闭容器中充入10molN2与5mo1O2，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率v (N2)=___________________。该温度下，若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol，则达到平衡后N2的转化率为____________。

（2）利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，用阴极排出的溶液可吸收NO2。

①阳极的电极反应式为_____________________。

②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32—生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。

（3）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol·L的醋酸与b molLBa(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)，则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=______________________(用含a和b的代数式表示)。

 

Answer 1

（1）① ＞      ②0.01 mol·L－1·s－1     14.3%

（2）①SO2 + 2H2O – 2e－== SO42－+ 4H＋    ②1:2 

（3）×10－7 mol·L－1 （不写单位也给分）

【解析】

试题分析：（1）①根据题给图像判断，一定量的NO发生分解反应时，温度为T2时反应先到达平衡，反应速率大，温度较高，即T2＞T1；而温度升高，氮气的体积分数减小，说明升高温度平衡向逆向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故NO的分解反应为放热反应，则N2（g）+O2（g）2NO（g）为吸热反应，△H＞0；②利用三行式计算。

              N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol/L）：5        2.5           0

反应（mol/L）：0.5      0.5         1

平衡（mol/L）：4.5       2          1

所以v (N2)=△c(N2)/△t=0.01 mol·L－1·s－1，平衡常数k=c2(NO)/c(N2)?c(O2)=1/4.5×2=1/9；

设N2转化浓度为x，则

             N2（g）+O2（g）2NO（g），

起始（mol/L）：0.5      0.5              0

反应（mol/L）：x       x              2x

平衡（mol/L）：0.5-x    0.5-x            2x

则4x2/(0.5—x)2=1/9；，解得x=1/14，N2的转化率为1/14×0.5×100%=14.3%

（2）①根据题给装置图判断，该装置为电解池。二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，电极反应式为SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+。②在碱性条件下，用阴极排出的溶液S2O42-吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32—生成。该反应的化学方程式为2NO2+4S2O42-+8OH－8SO32—+N2+4H2O，其中氧化剂为NO2，还原剂为S2O42-，物质的量之比为1:2。（3）常温下，将a mol·L—1的醋酸与b mol·L—1Ba(OH)2溶液等体积混合，发生的反应为

2CH3COOH+Ba(OH)2(CH3COO)2Ba+2H2O，反应后溶液中存在2c(Ba2＋)=c(CH3COO－)=b mol·L—1，根据电荷守恒知，c(H＋)=c(OH－)=1×10—7 mol·L—1，溶液呈中性，则反应后醋酸有剩余，混合溶液中剩余醋酸的浓度为(a—2b)/2 mol·L—1，电离常数Ka=c(CH3COO－)c(H＋)/c(CH3COOH)=×10－7 mol·L－1。

考点：考查化学平衡图像及平衡计算，电解原理应用、氧化还原方程式的书写，电离常数计算。