Question

CO₂、SO₂、NOx是重要的非金屬氧化物，與我們的生存環境息息相關．
（1）SO₂、NOx是形成酸雨和光化學煙霧的環境污染性氣體，研究發現，空氣中少量的 NO₂能參與硫酸型酸雨的形成，反應過程如下：
①SO₂+NO₂=SO₃+NO   ②SO₃+H₂O=H₂SO₄   ③2NO+O₂=2NO₂．
則NO₂在上述過程中的作用與H₂SO₄在下述變化中的作用相似的是______．
?A．潮濕的氯氣通過盛有濃H₂SO₄的洗氣瓶     B．硫化氫通入濃H₂SO₄中
?C．亞硫酸鈉固體中加入H₂SO₄              D．制備乙酸乙酯時加入濃H₂SO₄
（2）CO₂可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃．
?①Na₂CO₃俗稱純堿，因CO₃^2-水解而使其水溶液呈堿性，試寫出CO₃^2-水解的離子方程式（忽略第二步水解）______，其水解反應的平衡常數（即水解常數）的表達式為K_h=______．
?②已知25℃時，K_h=2×10^-4mol/L，則當溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，試求溶液的pH=______．
?③0.1mol/L Na₂CO₃溶液中c（OH^-）-c（H⁺）=______[用含c（HCO^-₃）、c（H₂CO₃）的關系式表示]．
（3）汽車尾氣的主要成分是一氧化碳和氮氧化物，治理尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發生如下反應：
2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）；△H＜0．
若在一定溫度下，將2molNO、lmolCO充入固定容積的容器中，反應過程中各物質的濃度變化如圖所示．則從開始到達到平衡狀態的過程中，平均反應速率v（CO₂）=______（結果保留兩位有效數字）．該溫度下，反應的化學平衡常數為：K=______（用分數表示）．20min時，若改變反應條件，導致N₂濃度發生如圖所示的變化，則改變的條件可能是______（填字母）．
①加入催化劑  ②降低溫度   ③縮小容器體積   ④增加CO₂的物質的量
A．只有①B．只有②C．只有③D．只有④

Answer 1

【答案】分析：（1）根據二氧化氮作反應物時化合價的變化及在整個反應中所起的作用分析；
（2）①碳酸鈉是強堿弱酸鹽，能發生水解生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉而使溶液呈堿性；水解平衡常數等于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；
②根據水解平衡常數計算氫氧根離子的濃度，再根據水的離子積常數計算氫離子的濃度，從而計算其溶液的pH值；
③根據原子守恒和電荷守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值；
（3）先計算一氧化碳的反應速率，再根據同一反應中同一時間段內，各物質的反應速率之比等于計量數之比判斷二氧化碳的反應速率；化學平衡常數等于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；
根據外界條件對化學平衡的影響分析．
解答：解：（1）①SO₂+NO₂=SO₃+NO，該反應二氧化氮中氮元素的化合價降低，所以二氧化氮作氧化劑；
將方程式①×2+②+③得方程式為：2SO₂+H₂O+O₂=SO₃+H₂SO₄，所以二氧化氮在整個反應過程中起催化劑的作用．
A．潮濕的氯氣通過盛有濃H₂SO₄的洗氣瓶，濃硫酸作干燥劑，故A錯誤；
B．硫化氫通入濃H₂SO₄中，濃硫酸能氧化硫化氫氣體，濃硫酸作氧化劑，故B正確；
C．亞硫酸鈉固體中加入H₂SO₄能生成二氧化硫，是利用強酸制取弱酸，故C錯誤；         
 D．制備乙酸乙酯時加入濃H₂SO₄，濃硫酸作催化劑，故D正確；
故答案為：BD；
（2）①碳酸鈉是強堿弱酸鹽，能發生兩步水解，第一步水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，水解方程式為：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；K_h=，
故答案為：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；K_h=；
②K_h=2×10^-4mol/L，則當溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，K_h==2×10^-4mol/L，
C（OH^- ）=1×10^-4 mol/L，C（H⁺ ）=1×10^-10mol/L，所以溶液的pH=10，故答案為：10；
③根據原子守恒和電荷守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值，根據碳原子守恒得，c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，
根據溶液中電荷守恒得：2×c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），c（Na⁺ ）=0.2mol/L，所以
c（OH^-）-c（H⁺）=C（HCO₃^- ）+2C（H₂CO₃），故答案為：C（HCO₃^- ）+2C（H₂CO₃）；
（3）一氧化碳的反應速率==0.027mol/L，同一反應中同一時間段內，各物質的反應速率之比等于計量數之比，所以二氧化碳的反應速率為0.027mol/L；
平衡時，c（NO）=1.6mol/L，c（CO）=0.6mol/L，c（N₂）=0.2mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，
所以K==L/mol，
根據圖象知，改變條件的瞬間，氮氣的濃度不變，隨著反應的進行，氮氣的濃度增大且再次達到平衡時氮氣的濃度大于原來平衡時的濃度，平衡向正反應方向移動．
①加入催化劑平衡不移動，故錯誤；
②降低溫度平衡向正反應分析移動，故正確；
③縮小容器體積平衡向正反應分析移動，達平衡時，濃度應大于15min時的濃度，但縮小體積的瞬間，氮氣的濃度會增大，但圖片中15min時氮氣的濃度不變，故錯誤；
④增加CO₂的物質的量平衡向逆反應方向移動，氮氣的平衡濃度降低，故錯誤．
故答案為：0.027mol/L；L/mol；B．
點評：本題考查了化學平衡的有關問題，難度較大，難點是根據溶液中電荷守恒和原子守恒計算c（OH^-）-c（H⁺）的值．