Question

8．研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）　K₁ △H₁＜0 （Ⅰ）
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）　K₂ △H₂＜0（Ⅱ）
（1）4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$（用K₁、K₂表示）．
（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min时反应（Ⅱ）达到平衡．测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3 mol•L^-1•min^-1，则平衡后n（Cl₂）=0.025mol，NO的转化率α₁=75%．其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α₂＞α₁（填“＞”“＜”或“=”），平衡常数K₂不变（填“增大”“减小”或“不变”）．若要使K₂减小，可采取的措施是升高温度．
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO₂，反应为2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液，则两溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的顺序为c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）．（已知HNO₂电离常数K_a=7.1×10^-4 mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5 mol•L^-1）可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是bc．
a．向溶液A中加适量水            b．向溶液A中加适量NaOH
c．向溶液B中加适量HCl          d．向溶液B中加适量NaOH
（4）25℃时，将a mol CH₃COONa加入到b L CH₃COOH溶液中形成呈中性溶液（忽略体积变化），则醋酸的浓度为$\frac{a}{170b}$ mol•L^-1．（请用含a、b字母表示，已知CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5 mol•L^-1）

Answer 1

分析 （1）①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），△H₁＜0 （Ⅰ），平衡常数K₁=$\frac{c（ClNO）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），△H₂＜0 （Ⅱ），平衡常数K₂ =$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（Cl）}$，
③4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=$\frac{c（Cl）．{c}^{2}（NO）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）}$；
（2）依据平衡三段式列式计算，依据反应速率概念计算v=$\frac{△c}{△t}$、转化率概念的计算，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，随反应进行，气体体积减小，为保持恒压所以容器体积减小，压强比恒容容器大，平衡正向进行，平衡时NO的转化率α₂ 增大；平衡常数随温度变化，不随浓度、压强变化，若要使K₂减小，平衡逆向进行，反应是放热反应，依据平衡移动原理应升高温度，平衡逆向进行，平衡常数随温度变化；
（3）根据2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O知，0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，则生成n（NaNO₃）=n（NaNO₂）=0.1mol，溶液体积是1L，所以c（NaNO₃）=c（NaNO₂）=0.1mol/L，B溶液中为0.1mol/LCH₃COONa溶液，酸的电离平衡常数越大酸的酸性越强，相应的酸根离子水解程度越小，酸根离子水解程度越小则溶液中酸根离子浓度越大；醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子，所以B溶液碱性大于A，要使A、B溶液pH相等，可以向B中加入少量酸或水，或A中加入少量碱；            
（4）溶液呈中性，则c（OH^-）=c（H⁺）=10^-7 mol/L，根据电荷守恒得c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=$\frac{a}{b}$mol/L，设原来醋酸溶液浓度为xmol/L，加入的醋酸钠抑制醋酸电离，所以混合溶液中c（CH₃COOH）=xmol/L，醋酸电离平衡常数K=$\frac{c（{H}^{+}）．c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$．

解答 解：（1）①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），△H₁＜0 （Ⅰ），平衡常数K₁=$\frac{c（ClNO）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），△H₂＜0 （Ⅱ），平衡常数K₂ =$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（Cl）}$，
③4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=$\frac{c（Cl）．{c}^{2}（NO）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）}$，计算得到K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$，
故答案为：$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
（2）在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl₂，10min时反应（Ⅱ）达到平衡，测得10min内v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1，物质的量为7.5×10^-3mol•L^-1•min^-1×10min×2L=0.15mol，
             2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），
起始量（mol） 0.2      0.1        0
变化量（mol） 0.15     0.075    0.15
平衡量（mol） 0.05     0.025    0.15
则平衡后n（Cl₂）=0.025mol，
NO的转化率α₁=$\frac{0.15mol}{0.2mol}$×100%=75%；
其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，随反应进行，气体体积减小，为保持恒压所以容器体积减小，压强比恒容容器大，平衡正向进行，平衡时NO的转化率α₂ 增大；平衡常数随温度变化，不随浓度、压强变化，若要使K₂减小，平衡逆向进行，反应是放热反应，依据平衡移动原理应升高温度，平衡逆向进行；
故答案为：0.025；75%；＞；不变；升高温度
（3）根据2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O知，0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，则生成n（NaNO₃）=n（NaNO₂）=0.1mol，溶液体积是1L，所以c（NaNO₃）=c（NaNO₂）=0.1mol/L，B溶液中为0.1mol/LCH₃COONa溶液，酸的电离平衡常数越大酸的酸性越强，相应的酸根离子水解程度越小，酸根离子水解程度越小则溶液中酸根离子浓度越大，硝酸根离子不水解，醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子，所以这三种离子浓度大小顺序是c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子，所以B溶液碱性大于A，要使A、B溶液pH相等，可以向B中加入少量酸或水，或A中加入少量碱，故选bc；
故答案为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；bc；              
（4）溶液呈中性，则c（OH^-）=c（H⁺）=10^-7 mol/L，根据电荷守恒得c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=$\frac{a}{b}$mol/L，设原来醋酸溶液浓度为xmol/L，加入的醋酸钠抑制醋酸电离，所以混合溶液中c（CH₃COOH）=xmol/L，醋酸电离平衡常数K=$\frac{c（{H}^{+}）．c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}×\frac{b}{a}}{x}$=1.7×10^-5，
所以x=$\frac{a}{170b}$，
故答案为：$\frac{a}{170b}$．

点评 本题考查弱电解质电离平衡计算、离子浓度大小比较、化学平衡计算、外界条件对化学平衡移动影响等知识点，侧重考查基本原理及基本计算，明确弱电解质电离特点、盐类水解特点结合三段式法进行分析解答，难点是（4）题计算，知道酸的电离平衡常数与酸根离子水解程度关系，题目难度中等．