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12.排放SO2、NO等大气污染物是产生雾霾的因素之一.如何处理和利用SO2、NO是环保科学研究的热点.
(1)将物质的量之比为1:1的NO、NO2气体通人冰水中生成HNO2(亚硝酸).某温度T下,0.2mol•L-1HNO2溶液的pH=2,则该温度下,HNO2的电离常数Ka(HNO2)≈5.3×10-4(保留一位小数).
(2)“脱硝”是指将NO2转化成N2.已知:
①4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(g)△H1
②8NH3(g)+6NO2(g)═7N2(g)+12H2O(g)△H2
③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H3
④2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H4
△H2=2△H1+3△H3-3△H4 (用含△H1、△H3、△H4代数式表示).
(3)利用电解法将雾霾中SO2、NO转化为(NH4)2SO2的装置如图1所示,写出阴极的电极反应式:NO+5e-+6H+═NH4++H2O.

(4)一定温度下,在2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO2和SO2气体反应(产物为两种气体),测得混合气体中NO2、SO3气体的物质的量与时间关系如图2所示.
①下列情况说明该反应达到平衡状态的是CD(填字母).
A.混合气体的密度不再改变
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.混合气体中NO2体积分数不再改变
D.混合气体的颜色不再改变
②若其他条件不变,达到平衡后,向容器中再充入1mol SO2(g)和1mol NO2(g),平衡不(填“向左”“向右”或“不”)移动,SO2的平衡转化率不变(填“增大”“减小”或“不变”).
③上述反应中,在0~2min内SO2的平均反应速率v(SO2)=0.15mol/(L.min).
④在该温度下,该反应的平衡常数K=$\frac{4}{9}$(结果保留两位小数).

分析 (1)Ka(HNO2)=$\frac{c({H}^{+}).c(N{{O}_{2}}^{-})}{c(HN{O}_{2})}$≈$\frac{{c}^{2}({H}^{+})}{c(HN{O}_{2})}$;
(2)将方程式2①+3③-3④得方程式②,其焓变进行相应的改变;
(3)根据图知,电解池中NO得电子和氢离子发生还原反应生成铵根离子,二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子;
(4)①可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变;
②相当于缩小体积,增大反应物浓度,压强增大平衡不移动;增大反应物浓度相当于增大压强,该反应前后气体计量数之和不变,压强不影响平衡移动;
③上述反应中,在0~2min内SO2的平均反应速率v(SO2)=v(NO2)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$;
④该反应NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g),
开始(mol/L)0.5        0.5             0             0
反应(mol/L)0.2        0.2             0.2         0.2
平衡(mol/L)0.3        0.3             0.2         0.2
化学平衡常数K=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.3}$=$\frac{4}{9}$.

解答 解:(1)Ka(HNO2)=$\frac{c({H}^{+}).c(N{{O}_{2}}^{-})}{c(HN{O}_{2})}$≈$\frac{{c}^{2}({H}^{+})}{c(HN{O}_{2})}$=$\frac{1{0}^{-2}×1{0}^{-2}}{0.2-1{0}^{-2}}$=5.3×10-4,
故答案为:5.3×10-4;
(2)将方程式2①+3③-3④得方程式②,则△H2=2△H1+3△H3-3△H4,
故答案为:2△H1+3△H3-3△H4;
(3)根据图知,电解池中NO得电子和氢离子发生还原反应生成铵根离子,二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子,阴极反应式为NO+5e-+6H+═NH4++H2O,故答案为:NO+5e-+6H+═NH4++H2O;
(4)①A.反应前后气体质量不变、容器体积不变,所以混合气体密度始终不变,不能根据混合气体的密度判断平衡状态,故A错误;
B.反应前后混合气体质量不变、物质的量不变,所以混合气体的平均相对分子质量始终不变,不能据此判断平衡状态,故B错误;
C.混合气体中NO2体积分数不再改变时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C正确;
D.混合气体的颜色不再改变时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D正确;
故选CD;
②相当于缩小体积,增大反应物浓度,压强增大平衡不移动;增大反应物浓度相当于增大压强,该反应前后气体计量数之和不变,压强不影响平衡移动,所以其转化率不变,
故答案为:不;不变;
③上述反应中,在0~2min内SO2的平均反应速率v(SO2)=v(NO2)=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1-0.6}{2}}{2}$mol/(L.min)=0.15mol/(L.min),
故答案为:0.15mol/(L.min);
④该反应       NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g),
开始(mol/L)0.5        0.5             0             0
反应(mol/L)0.2        0.2             0.2         0.2
平衡(mol/L)0.3        0.3             0.2         0.2
化学平衡常数K=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.3}$=$\frac{4}{9}$,
故答案为:$\frac{4}{9}$.

点评 本题考查化学平衡有关问题,为高频考点,涉及化学平衡计算、反应方向判断、盖斯定律等知识点,明确化学平衡原理、盖斯定律含义是解本题关键,注意(4)题反应特点导致压强不影响平衡移动.

练习册系列答案
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10.根据下列实验方案预测的实验现象能得出相应结论的是(  )

实验方案预测实验现象相应结论
A向酸性Fe(NO3)3溶液通入少量H2S有黄色沉淀Fe(NO3)3中铁元素具有氧化性
BCH3CH2Br与NaOH乙醇共热后将气体通入酸性高锰酸钾溶液高锰酸钾溶液褪色CH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯
C测定相同条件下等物质的量浓度的CH3COONa、NaHCO3的pHNaHCO3溶液的pH大酸性:碳酸<乙酸
D10mL0.1mol/L的NaOH溶液滴入2mL等浓度的MgCl2溶液,然后再滴加FeCl3溶液先出现白色沉淀,后沉淀变为红褐色Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Mg(OH)2]
A.AB.BC.CD.D

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B.据图②可判断:某反应在使用催化剂时比无催化剂时反应速率大,且面积Saco>Sbdo
C.据图③可判断:2O2(g)═O3(g)+O(g)△H>0
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编号H2C2O4溶液酸性KMnO溶液温度℃
浓度/(mol•L-1)体积/mL浓度/(mol•L-1)体积/mL
①0.102.00.0104.025
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4溶液转化为MnSO4,标况下,每生成89.6LCO2气体,转移4mol电子.写出H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O.
(2)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=0.010mol•L-1•min-1.

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