Question

（11分）请回答下列问题：

(1)已知：N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946kJ·mol^-1、497 kJ·mol^-1.N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)△H=+180.0kJ·mol^-1。则相同条件下破坏化学键需要吸收的能量为_______kJ。

(2)25℃时，pH=5的CH₃COOH溶液中．由水电离出的氢离子浓度c(H⁺)=________ kJ·mol^-1；往溶液中加入少量NaOH固体，则溶液中_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式：_______。

(3)25℃下，向某Na₂CO₃溶液中加入稀盐酸，其中含碳元素的各种微粒物质的量分数（φ）随溶液pH变化的部分情况如图所示。

①在同一溶液中,H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-______（填“能”或“不能”）大量共存。

②当pH =7时,溶液中含碳元素的微粒主要为________。溶液中各种离子的物质的量浓度大小关系为______________。

③反应的CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-的平衡常数K_h=______________________。

Answer

(1)631.5(2分) (2)10-9；不变；c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)(各1分)；(3) ①不能(1分) ；② HCO3-(1分) ；c(Na+)>c(Cl-)>c(HCO3-)>c(H+)=c(OH-) (2分)；③10-4(2分)

【解析】

试题分析：(1)反应热＝反应物中键能之和－生成物中键能之和，则根据方程式N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.0kJ·mol-1可知946kJ+497kJ－2x＝180kJ，解得x＝631.5kJ。

（2）25℃时，pH=5的CH3COOH溶液中由水电离出的氢离子浓度c(H+)等于溶液中氢氧根离子浓度，即为10-9kJ·mol-1；往溶液中加入少量NaOH固体，则氢离子浓度减小，醋酸的电离平衡正向移动，但温度不变，电离常数不变，则不变；该溶液中存在的离子只有钠离子、氢离子、氢氧根离子、醋酸根离子，符合电荷守恒，所以该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式为c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)；

（3）①由图可知，在同一溶液中，三种H2CO3、HCO3-、CO32-不能大量共存，碳酸根离子离子减少时碳酸氢根离子的浓度逐渐增大，碳酸氢根离子逐渐减少时，碳酸分子的浓度增大；

②由图可知，当pH＝7时，部分碳酸氢根离子转化为碳酸，溶液中含碳元素的主要微粒为HCO3-、H2CO3，此时溶液中的溶质为碳酸氢钠、碳酸、氯化钠，且氯化钠的物质的量大于碳酸氢钠的物质的量，因为溶液呈中性，则c(H＋)＝c(OH－)，所以溶液中各离子的浓度关系为c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO3-)>c(H＋)＝c(OH－)；

③反应的CO32-+H2OHCO3-+OH-的平衡常数Kh=，当溶液中c(HCO3-)＝c(CO32-)时，根据pH＝10，即氢离子浓度为10－10mol/L，所以Kh＝10－4mol·L－1。

【考点定位】本题主要是考查反应热计算、弱电解质的电离平衡的移动的判断，溶液中离子浓度的大小比较，溶液pH的计算

【名师点晴】该题的难点是溶液中离子浓度大小比较，电解质溶液中离子浓度大小比较问题，是高考热点中的热点。多年以来全国高考化学试卷几乎年年涉及。这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度以及对这些知识的综合运用能力。解答时注意灵活应用电荷守恒、物料守恒以及质子守恒是答题的关键。