Question

19．研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义．
（1）氧化还原法消除NOx的转化如下：NO$→_{反应Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反应Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
已知：NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-116.2kJ/mol
则反应I的热化学方程式为3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）△H=-317.1 kJ•mol^-1．
（2）有人设想将CO按下列反应除去：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H＞0，请你分析该设想能否实现？否（填“是”或“否”），依据是该反应是焓增、熵减的反应，根据G=△H-T•△S，G＞0．
（3）一定条件下，CO可与粉末状的氢氧化钠作用生成甲酸钠．已知常温时，甲酸的电离平衡常数K_a=1.70×10^-4．
①甲酸钠的水溶液呈碱性，请用离子反应方程式表示其原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-．
②向20mL 0.1mol/L的甲酸钠溶液中滴加10ml 0.1mol/L的盐酸，混合液呈酸性（填“酸”或“碱”），溶液中离子浓度从大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO．在2L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表：

	固体活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol
200℃	2.000	0.0400	0.0300	0.0300
335℃	2.005	0.0500	0.0250	0.0250

①该反应的正反应为放热（填”吸热”或“放热”）反应．
②200℃时，平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，再次平衡后，NO的百分含量将不变．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
③计算反应体系在335℃时的平衡常数0.25．

Answer 1

分析 （1）反应ⅠNO（g）和O₃（g）根据盖斯定律，①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ/mol，②2NO（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-116.2kJ/mol，得目标反应的反应热等于①+②；
（2）根据△G=△H-T•△S判断反应能否自发进行，如果△G＜0，反应能自发进行，△G＞0，反应不能自发进行；
（3）①甲酸钠是强碱弱酸盐，水解呈碱性，所以水溶液呈碱性，离子反应方程式表示其原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-；
②向20mL 0.1mol/L的甲酸钠溶液中滴加10ml 0.1mol/L的盐酸，得到等物质的量浓度的甲酸、甲酸钠和氯化钠的混合液，以甲酸的电离为主，溶液呈酸性，溶液中离子浓度从大到小的顺序为 c （Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c （Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）①温度升高平衡逆向移动，所以正反应是放热反应；
②由200℃时，各物质的量关系可知，反应方程式为：2NO?A+B，两边气体的计量数相等，而平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，相当于增大压强，平衡不移动；③平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应的浓度幂之积，由此分析解答．

解答 解：（1）反应ⅠNO（g）和O₃（g）根据盖斯定律，①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ/mol，②2NO（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-116.2kJ/mol，得目标反应的反应热等于①+②，所以I的热化学方程式为3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）△H=-317.1 kJ•mol^-1，故答案为：3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）△H=-317.1 kJ•mol^-1；
（2）根据△G=△H-T•△S判断反应能否自发进行，如果△G＜0，反应能自发进行，△G＞0，反应不能自发进行，2CO（g）=2C（s）+O₂（g），该反应是焓增、熵减的反应，根据G=△H-T•△S，G＞0，不能实现，
故答案为：否；该反应是焓增、熵减的反应，根据G=△H-T•△S，G＞0；
（3）①甲酸钠是强碱弱酸盐，水解呈碱性，所以水溶液呈碱性，离子反应方程式表示其原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，故答案为：HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-；
②向20mL 0.1mol/L的甲酸钠溶液中滴加10ml 0.1mol/L的盐酸，得到等物质的量浓度的甲酸、甲酸钠和氯化钠的混合液，以甲酸的电离为主，溶液呈酸性，溶液中离子浓度从大到小的顺序为 c （Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c （Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故答案为：酸； c （Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c （Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）①温度升高平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，故答案为：放热；      
②由200℃时，各物质的量关系可知，反应方程式为：2NO?A+B，两边气体的计量数相等，而平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，相当于增大压强，平衡不移动，所以NO的百分含量将不变，故答案为：不变；    
③平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应的浓度幂之积，所以K=$\frac{\frac{0.025}{2}×\frac{0.025}{2}}{（\frac{0.05}{2}）^{2}}$=0.25，故答案为：0.25．

点评 本题是一道关于化学反应能量变化，化学反应速率和化学平衡移动的总合考查题，主要考查了化学平衡移动原理应用，平衡常数计算，考查学生分析和解决问题的能力，难度中等．