Question

氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。

(1)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。

已知：CO(g)+NO₂(g)=NO(g)+CO₂(g)          △H=-a kJ·mol^-1(a>0)

2CO(g)+2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)      △H=-b kJ·mol-1(b>0)

若用CO还原NO₂至N₂，当消耗标准状况下3.36L CO时，放出的热量为___________kJ(用含有a和b的代数式表示)。

(2)在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40 mol NO₂，发生反应：2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H=-57.0 kJ·mol^-1。测得NO₂的体积分数[ (NO₂)]与反应时间(t)的关系如下表：

①0～20 min内，v(N₂O₄)=________mol·L^-1·min^-1。

②上述反应中，v(NO₂)=k₁·c²(NO₂)，v(N₂O₄)=k₂·c(N₂O₄)，其中k₁、k₂为速率常数，则373K时，k₁、k₂的数学关系式为_____________。改变温度至T₁时k₁=k₂，则T₁_________373K(填“>”、“<”或“=”)。

(3)连二次硝酸(H₂N₂O₂)是一种二元弱酸。25℃时，向100 mL 0.1 mol·L^-1H₂N₂O₂溶液中加入V mL 0.1mol·L^-1 NaOH溶液。(已知25℃时，连二次硝酸的K_a1=10^-7，K_a2=10^-12)

①若V=100，则所得溶液中c(H₂N₂O₂)_____________c(N₂O₂^2-) (填“>”、“<”或“=”)，通过计算解释原因____________________________________________________________。

②若V=200，则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________________。

Answer

或 2.0×10-3 k1=60k2 > > 恰好完全反应生成NaHN2O2，Kh(HN2O2－)＝＞Ka2＝10－12，水解程度大于电离程度，因此溶液中c(H2N2O2)＞c(N2O22－) c(Na＋)＞c(N2O22－)＞c(OH－)＞c(HN2O2－)＞c(H＋)

【解析】试题分析：(1)根据盖斯定律书写用CO还原NO2至N2的热化学方程式，再根据热化学方程式计算消耗标准状况下3.36L CO时放出的热量；(2) ①根据 计算v(N2O4)； ②先计算达到平衡时NO2、N2O4的浓度，再根据平衡时v(NO2)：v(N2O4)=2:1计算k1、k2的数学关系式；(3) ①若V=100，溶液中的溶质是NaHN2O2；②若V=200，溶液中的溶质是Na2N2O2；

解析：(1) ①CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g) △H=-a kJ·mol-1(a>0)；②2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-b kJ·mol-1(b>0)；根据盖斯定律①②得4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g) △H=(-2a-b) kJ·mol-1，标准状况下3.36L CO的物质的量是0.15mol，消耗标准状况下3.36L CO时放出的热量 kJ；(2) ①设 0～20 min内生成N2O4的物质的量是xmol，

X=0.08mol，v(N2O4)= mol/L = 2.0×10-3。

②设平衡时N2O4的浓度x mol/L，

X=0.075 mol/L，v(NO2)：v(N2O4)=2:1即k1·c2(NO2)：k2·c(N2O4)=2:1，k10.0025：k20.075=2:1，所以k1=60k2。若改变温度至T1时k1=k2，则正反应速率小于逆反应速率，平衡逆向移动，该反应的正反应放热，所以T1>373K；(3) ①若V=100，溶液中的溶质是NaHN2O2，HN2O2-的电离平衡常数是10-12，水解平衡常数是，水解大于电离，所以 c(H2N2O2)>c(N2O22-)；②若V=200，溶液中的溶质是Na2N2O2，N2O22－发生两步水解反应，所以所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na＋)＞c(N2O22－)＞c(OH－)＞c(HN2O2－)＞c(H＋)。