Question

20．2015年8月12日天津港发生了危化品特大爆炸事故，爆炸仓库存有大量氰化钠（NaCN）、硝酸铵、四氯化钛等物品．
（1）NaCN溶液中各离子浓度大小关系为c（Na⁺）＞c（CN^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
已知NaCN遇酸能产生HCN；25℃时，HCN的电离常数K_a=6.2×10-¹⁰ mol•L-¹；CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10-⁵ mol•L-¹．体积均为100mL、pH=2的CH₃COOH溶液和HCN溶液，加水稀释过程中溶液的pH变化与溶液体积的关系如图所示，则表示CH₃COOH溶的pH变化趋势的曲线是A（选填“A”或“B”）；相同条件下，NaCN溶液的pH＞（选填“＞”、“=”或“＜”）CH₃COONa溶液的pH．
（2）200℃固体硝酸铵可以分解为N₂O和H₂O，此过程中每转移电子8mol放出热量84.8kJ，写出此反应的热化学方程式NH₄NO₃（s）=N₂O（g）+2H₂O（g）△H=-42.4 kJ•mol^-1．
（3）工业上用氯气和二氧化钛制备TiCl₄，一定条件下发生反应：
TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）+O₂（g）；△H＞0．此温度下，该反应的平衡常数为400，在密闭容器中加入TiO₂（s）和Cl₂（g），反应到t时刻测得各组分的浓度如表所示：

物质	Cl2	TiCl4	O2
浓度/（mol•L-1）	0.44	0.6	0.6

①根据表中数据判断t时刻此反应向正反应方向进行（选填“正”或“逆”）．
②若经10min反应达到平衡，则该时间内反应速率v（Cl₂）=0.16mol•L^-1•min^-1；下列措施中，可以使平衡向右移动的是d（选填序号）．
a．使用催化剂b．增大压强c．减小压强d．升高温度．

Answer 1

分析 （1）NaCN溶液中CN-离子水解，溶液显碱性；25℃时，HCN的电离常数K_a=6.2×10-¹⁰ mol•L-¹；CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10-⁵ mol•L-¹，都是弱酸说明醋酸酸性大于氰酸，酸越弱对应盐的水解程度越大，溶液碱性越大；
（2）200℃固体硝酸铵可以分解为N₂O和H₂O，书写化学方程式为NH₄NO₃=N₂O+2H₂O，反应中氮元素化合价-3价和+5价变化为+1价，电子转移总数为4e^-，此过程中每转移电子8mol放出热量84.8kJ，则转移4mol电子放出热量42.4KJ，标注物质聚集状态和对应反应焓变得到热化学方程式；
（3）①计算t时刻浓度商Qc和平衡常数K比较平淡反应进行的方向；
②依据三段式列式计算起始量，结合平衡常数计算消耗浓度，用反应速率概念计算氯气的反应速率；反应是气体体积不变的吸热反应，依据化学平衡移动原理和平衡影响因素分析选项判断平衡正向进行的条件；

解答 解：（1）NaCN溶液中CN-离子水解，溶液显碱性，溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（CN^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；25℃时，HCN的电离常数K_a=6.2×10-¹⁰ mol•L-¹；CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10-⁵ mol•L-¹，都是弱酸说明醋酸酸性大于氰酸，稀释相同倍数，酸性弱的溶液PH变化小，则HCN溶液PH变化小，A为醋酸变化曲线，酸越弱对应盐水解程度越大，相同条件下同浓度的NaCN溶液的pH大于CH₃COONa溶液的pH，
故答案为：c（Na⁺）＞c（CN^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；A；＞；
（2）200℃固体硝酸铵可以分解为N₂O和H₂O，化学方程式为NH₄NO₃=N₂O+2H₂O，反应中氮元素化合价-3价和+5价变化为+1价，电子转移总数为4e^-，此过程中每转移电子8mol放出热量84.8kJ，则转移4mol电子放出热量42.4KJ，标注物质聚集状态和对应反应焓变得到热化学方程式为：NH₄NO₃（s）=N₂O（g）+2H₂O（g）△H=-42.4 kJ•mol^-1，
故答案为：NH₄NO₃（s）=N₂O（g）+2H₂O（g）△H=-42.4 kJ•mol^-1；
（3）①TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）+O₂（g）；△H＞0．此温度下，该反应的平衡常数为400，反应到t时刻测得各组分的浓度计算浓度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.86＜K=400，则反应正向进行，
故答案为：正；
 ②TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）+O₂（g）
起始量（mol/L）            1.64         0        0
变化量（mol/L）             1.2        0.6      0.6
t时刻量（mol/L）           0.44        0.6      0.6
若经10min反应达到平衡，设平衡消耗氯气浓度x，
              TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）+O₂（g）
起始量（mol/L）       1.64          0        0
变化量（mol/L）        x            0.5x     0.5x
t时刻量（mol/L）    1.64-x         0.5x     0.5x
$\frac{0.5x×0.5x}{（0.56-x）^{2}}$=400
x=1.6mol/L，
该时间内反应速率v（Cl₂）=$\frac{1.6mol/L}{10min}$=0.16mol/L•min，
a．使用催化剂改变化学反应速率不改变化学平衡，故a错误；
b．反应前后气体不变，增大压强平衡不变，故b错误；
c．反应前后气体不变，减小压强平衡不变，故c错误；
d． 反应是吸热反应，升高温度，平衡正向进行，故d正确；
故答案为：0.16；d；

点评 本题考查了盐类水解、弱电解质电离平衡影响因素分析、热化学方程式、化学平衡的计算和反应方向的计算应用，主要是影响化学平衡的因素的理解应用，题目难度中等．