Question

14．（1）某条件下，在2L密闭容器中充入NO₂发生如下反应：
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）△H＞0．在不同条件下，NO₂的浓度（mol•L^-1）随时间（min）的变化如图所示．
请回答下列问题：
（1）实验Ⅱ、Ⅲ的反应条件分别是使用催化剂、升高温度．
②实验Ⅰ条件下的平衡常数K=0.25；
③若实验Ⅰ中达平衡后，再向该密闭容器中通入1molNO₂与1mol NO混合气体（保持温度和体积不变），则平衡将不移动（填“正向”或“逆向”或“不”）；
（2）一定条件下NO₂与SO₂可发生反应，其方程式为：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g ）△H＞0，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于体积固定的密闭容器中发生上述反应．
①下列能说明反应达到平衡状态的是BF；
A、混合气体的压强保持不变      
B、混合气体的颜色保持不变
C、SO₃和NO的体积比保持不变
D、混合气体的平均相对分子质量保持不变
E、混合气体的密度保持不变    
F、SO₂和NO₂的体积比保持不变
②若改变条件，使平衡常数变大，则该反应AB．
A、一定向正反应方向移动       
B、在平衡移动时，正反应速率先增大后减小
C、一定向逆反应方向移动      
D、在平衡移动时，逆反应速率先增大后减小
（3）已知弱电解质在水中的电离平衡常数（25℃）如下表：

弱电解质	H2CO3	NH3•H2O
电离平衡常数	Ka1=4.30×10-7    Ka2=5.61×10-11	1.77×10-5

现有常温下0.1mol•L^-1的（NH₄）₂CO₃溶液．
①你认为该溶液呈碱性（填“酸”“中”“碱”）．
②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中正确的是ACD
A．c（NH₄⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（NH₃•H₂O）
B．c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+c（CO₃^2-）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol•L^-1
D．c（NH₄⁺）+c（NH₃•H₂O）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

分析 （1）①实验Ⅰ和实验Ⅱ平衡时NO₂的浓度相同，但实验Ⅱ反应速率大；实验Ⅲ的起始浓度不变，说明压强不变，既要加快反应速率，又要使平衡正向移动，只能是升高温度；
②化学平衡常数为生成物浓度系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比值；
③根据平衡常数和浓度商判断平衡移动；
（2）①根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来判断化学反应是否达到平衡；
②化学平衡常数只与温度有关，由于该反应为吸热反应，升温，平衡右移，K增大，v（正）、v（逆）均增大并且正反应速率先增大后减小；
（3）①依据表中平衡常数的数据分析，一水合氨电离程度大于碳酸第一步电离平衡常数，（NH₄）₂CO₃溶液显碱性；
②A、CO₃^2-水解程度大于铵根离子的水解程度，碳酸氢根离子浓度大于一水合氨浓度；
B、溶液中存在电荷守恒分析判断；
C、依据溶液中物料守恒分析；
D、溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（C）．

解答 解：（1）①对比实验Ⅰ，实验Ⅱ只是加快了反应速率，化学平衡不移动，又该反应前后不是等体积反应，故改变的条件只能是使用催化剂；实验Ⅲ的起始浓度不变，说明压强不变，既要加快反应速率，又要使平衡正向移动，只能是升高温度；故答案为：使用催化剂；升高温度；
②实验Ⅰ中，
  即 2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
开始 1mol•L^-1     0        0
转化0.5mol•L^-1    0.5mol•L^-1  0.25mol•L^-1
平衡0.5mol•L^-1    0.5mol•L^-1  0.25mol•L^-1
K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=$\frac{0.5{\;}^{2}•0.25}{0.5{\;}^{2}}$=0.25；故答案为：0.25；
③当通入1molNO₂与1mol NO混合气体，Qc=$\frac{（0.5+0.5）{\;}^{2}×0.25}{（0.5+0.5）{\;}^{2}}$=0.25，所以平衡不移动，故答案为：不；
K=$\frac{c{\;}^{2}（NO）•c（O{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO{\;}_{2}）}$=0.25，故答案为：0.25；
③由于平衡时，c（NO）=c（NO₂），再各增加1mol，两者浓度还是相等，故Q_C=K，平衡不移动，故答案为：不；
（2）①平衡标志的简单方法是，给定的量从变到不变了，则反应到达平衡了；
A、反应前后气体体积不变，则压强不能作为标志，故A错误；
B、混合气体的颜色不变了，则c（NO₂）不变了，达平衡状态，故B正确；
C、SO₃、NO均为生成物，体积比始终不变，则C错误；
D、反应前后质量和物质的量都不变，所以平均相对分子质量始终不变，故D错误；
E、固定体积的容器中，反应前后质量不变，则混合气体的密度始终不变，故E错误；
F、SO₂和NO₂的起始体积比1：2，变化量之比是1：1，所以当其体积比不变时，反应达到了平衡，故F正确；
故选：BF．
②平衡常数只随温度改变而变，平衡常数变大，说明平衡正向移动了，△H＞0，温度升高了，所以在平衡移动时，正反应速率先增大后减小，故选：AB．
（3）①由于NH₃•H₂O的电离平衡常数大于HCO₃^-的电离平衡常数，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），所以（NH₄）₂CO₃溶液呈碱性，故答案为：碱；
②根据由于NH₃•H₂O的电离平衡常数大于HCO₃^-的电离平衡常数，因此CO₃^2-水解程度大于NH₄⁺水解程度，溶液中c （OH^-）＞c（H⁺），且c （HCO₃^-）＞c（NH₃•H₂O）；所以A、CO₃^2-水解程度大于铵根离子的水解程度，碳酸氢根离子浓度大于一水合氨浓度，c （NH₄⁺）＞c （CO₃^2-）＞c （HCO₃^-）＞c （NH₃•H₂O），故A正确；
B、溶液中存在电荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2 c（CO₃^2-），故B错误；
C、依据溶液中物料守恒，溶液中碳元素守恒得到，c （CO₃^2-）+c （HCO₃^-）+c （H₂CO₃）=0.1 mol•L^-1，故C正确；
D、溶液中存在物料守恒，n（N）=2n（C），c （NH₄⁺）+c （NH₃•H₂O）=2 c （CO₃^2-）+2c （HCO₃^-）+2 c （H₂CO₃），故D正确；
故选：ACD．

点评 本题考查图象与化学平衡、平衡状态的判断以及电解质溶液中的离子浓度大小分析，明确影响化学平衡的因素及图象中量以及弱电解质电离程度和盐类水解程度的理解应用，电解质溶液中电荷守恒，物料守恒是解题关键，题目难度中等．