Question

【題目】NO、SO2是大氣污染物但又有著重要用途。

I．已知：N2 (g) + O2(g) ＝ 2NO (g) ΔH1= 180.5kJ·mol1

C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔH2 = 393.5kJ·mol1

2C(s) + O2(g) ＝2CO(g) ΔH3 =221.0kJ·mol1

（1）某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K= , 此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：_________

（2）向絕熱恒容密閉容器中充入等量的NO和CO進行反應(yīng)，能判斷反應(yīng)已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_______（填序號）。

a．容器中的壓強不變 b．2v正(CO)=v逆(N2)

c．氣體的平均相對分子質(zhì)量保持34.2不變 d．該反應(yīng)平衡常數(shù)保持不變

e．NO和CO的體積比保持不變

II．（3）SO2可用于制Na2S2O3。為探究某濃度的Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計如下實驗流程：

用離子方程式表示Na2S2O3溶液具有堿性的原因___________。Na2S2O3與氯水反應(yīng)的離子方程式是__________。

（4）含SO2的煙氣可用Na2SO3溶液吸收。可將吸收液送至電解槽再生后循環(huán)使用。再生電解槽如圖所示。a電極上含硫微粒放電的反應(yīng)式為_________________________（任寫一個）。離子交換膜______（填標(biāo)號）為陰離子交換膜。

（5）2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)，將一定量的SO3放入恒容的密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示。圖中a點對應(yīng)溫度下，已知SO3的起始壓強為P0,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp= _______（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。在該溫度下達到平衡，再向容器中加入等物質(zhì)的量SO2和SO3,平衡將___________（填“向正反應(yīng)方向”或“向逆反應(yīng)方向” “不”） 移動。

Answer 1

【答案】 2NO（g）+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g) ΔH =-746.5 kJ·mol1 acd S2O＋H2OHS2O＋OH－ S2O＋Cl2＋5H2O＝2 SO＋8Cl－＋10H+ HSO＋H2O－2e-=SO＋3H＋或SO＋H2O－2e-=SO＋2H＋ c 向逆反應(yīng)方向移動

【解析】分析：本題是化學(xué)反應(yīng)原理的綜合試題。幾個小題之間互相沒有關(guān)聯(lián)，所以只需要對每個問題咨詢分析計算即可。

詳解：（1）根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式得到反應(yīng)為：2NO（g）+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，將第一和第三個方程式乘以-1，第二個方程式乘以2，相加得到：2NO（g）+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g) ΔH =-746.5 kJ·mol1。

（2）恒容下，壓強不變就是氣體的物質(zhì)的量不變，該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，所以壓強不變可以證明平衡態(tài)，選項a正確。速率比應(yīng)該等于方程式的系數(shù)比，所以v正(CO)= 2v逆(N2)才是正確說法，選項b錯誤。該反應(yīng)中所有物質(zhì)都是氣體，所以m總不變，如果平均分子量不變，得到氣體的n總不變（），該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，所以n總不變是平衡態(tài)，選項c正確。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，平衡常數(shù)不變就是溫度不變，該容器絕熱，如果有吸熱或者放熱溫度一定變化，現(xiàn)在溫度不變，說明反應(yīng)達平衡，既沒有吸熱也沒有放熱，選項d正確。開始沖入的NO和CO是相等的，反應(yīng)中兩者按照1:1進行反應(yīng)，所以容器中兩者恒定相等，選項e錯誤。

（3）Na2S2O3溶液顯堿性的原因一定是硫代硫酸根離子水解，注意水解分步，方程式為：S2O＋H2OHS2O＋OH-。根據(jù)反應(yīng)過程的圖示，加入氯化鋇后得到的白色沉淀一定是硫酸鋇，說明氯水將硫代硫酸根離子氧化為硫酸根離子，所以反應(yīng)為：S2O＋Cl2＋5H2O＝2 SO＋8Cl－＋10H+。

（4）用亞硫酸鈉溶液吸收二氧化硫應(yīng)該得到亞硫酸氫鈉溶液，將亞硫酸氫鈉溶液（pH=6的吸收液）加入電解槽中。右側(cè)是電解的陰極，可以認是水電離的氫離子得電子轉(zhuǎn)化為氫氣，剩余的氫氧根離子與亞硫酸氫根離子反應(yīng)得到亞硫酸根離子。左側(cè)是電解的陽極，c為陰離子交換膜，亞硫酸氫根離子透過交換膜進入陽極，在陽極上失電子專戶為硫酸根，副產(chǎn)物甲為硫酸。所以陽極反應(yīng)為：HSO＋H2O－2e-=SO＋3H＋或SO＋H2O－2e-=SO＋2H＋（溶液中也有一定量的亞硫酸根）。

（5）假設(shè)加入的SO3為2mol，平衡轉(zhuǎn)化率為40%，所以反應(yīng)的SO3為0.8mol，生成的SO2為0.8mol，O2為0.4mol，達平衡時有：1.2molSO3、0.8molSO2、0.4molO2；恒容下容器的壓強比等于氣體的物質(zhì)的量的比，所以平衡時壓強為：(1.2+0.8+0.4)P0/2=1.2P0。分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，所以SO3分壓為：(1.2/2.4)×1.2P0=0.6P0；SO2分壓為：(0.8/2.4)×1.2P0=0.4P0；O2分壓為：(0.4/2.4)×1.2P0=0.2P0；所以KP=。題目要求判斷再加入等物質(zhì)的量SO2和SO3，平衡的移動方向，因為沒有說明加入的量，所以是加入任意量應(yīng)該得到相同結(jié)果，所以可以假設(shè)某確定值，帶入進行計算。仍然按照上述計算，加入2molSO3平衡時有：1.2molSO3、0.8molSO2、0.4molO2。假設(shè)再加入SO2和SO3各自1.2mol，此時物質(zhì)的量為：2.4molSO3、2molSO2、0.4molO2（一共4.8mol氣體）。所以此時壓強為4.8P0/2=2.4P0。SO3分壓為：(2.4/4.8)×2.4P0=1.2P0；SO2分壓為：(2/4.8)×2.4P0=P0；O2分壓為：(0.4/4.8)×2.4P0=0.2P0；所以QP=，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動。