Question

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物的含量显得尤为重要。

I.氮氧化物研究

（1）一定条件下，将2molNO与2molO₂置于恒容密闭容器中发生反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)，下列各项能说明反应达到平衡状态的是  ________（填字母代号） 。

a．体系压强保持不变                   b．混合气体颜色保持不变

c．NO和O₂的物质的量之比保持不变     d．每消耗1 molO₂同时生成2 molNO₂

（2）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂ +O₂2NO，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如右图所示，根据图1像判断反应N₂(g)+O₂(g)2NO(g)的△H__________0(填“＞”或“＜”)。

         

Ⅱ．碳氧化物研究

（1）体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如图2所示，现将3molH₂和2molCO放入容器中，移动活塞至体积V为2L，用铆钉固定在A、B点，发生合成甲醇的反应如下：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。测定不同条件、不同时间段内的CO的转化率，得到如下数据：

T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	20%	55%	65%	65%
T2	35%	50%	a1	a2

①根据上表数据，请比较T₁_________T₂(选填“>”、“<”或“=”)；T₂℃下，第30min 时，a₁=________，该温度下的化学平衡常数为__________________。

②T₂℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通入6molCO，此时v(正）________v(逆）(选填“>”、“<”或“=”)。

（2）一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)₂溶液等体积混合(混合后溶液体积变化忽略不计），充分反应后，溶液中存在2c(Ba²⁺)＝c(CH₃COO^－)，则根据溶液中的电荷平衡可知，溶液的pH=___________，则可以求出醋酸的电离常数K_a =____________    (用含a和b的代数式表示）。

Answer

abc > < 50% 4或4(mol/L)-2 或4(L/mol)2 < 7 2×10-7b/(a-2b) mol/L

【解析】

Ⅰ(1)恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)。a．反应是个气体体积改变的反应，恒容容器，压强改变，平衡时，体系压强保持不变，故正确；b．混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度保持不变，达到平衡，故正确；c．NO和O2的起始物质的量相等，但化学计量数不同，变化量就不相同，如果没有达到平衡，NO和O2 的物质的量之比会发生改变，不发生改变说明到达了平衡，故正确；d．O2 是反应物，NO2是生成物，不管在任何时候都有每消耗1 molO2同时生成2 molNO2，故错误，故选：abc；

(2)由图可知先达到平衡所用时间较短的温度较高，且此温度下氮气的体积分数较小，说明温度升高后，反应正向移动，故反应为吸热反应；故答案为：＞；

Ⅱ：(1)①升高温度，化学反应速率加快，10min内，T2时CO转化率大于T1时，故T1＜T2；

T2℃下，10min时CO2转化率为35%，20min时CO2转化率为50%，10-20min只转化15%，说明20min时已达平衡状态，故第30min时，CO2转化率为50%；

T2℃下，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，

起始(mol) 2              3                  0

转化(mol) 1              2                  1

\平衡(mol) 1             1                  1

化学平衡常数K==4；故答案为：＜；50%；4；

②拔去铆钉，容器是在同温同压下进行，体积之比等于物质的量之比，当冲入6molCO，假设平衡不移动，此时容器的体积为6L，Qc==＞K，故平衡逆向移动，v(正)＜v(逆)；故答案为：＜；

(2)反应平衡时，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，据电荷守恒，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K===×10−7mol/L；故答案为：7；×10−7mol/L。