Question

研究CO、NO₂、SO₂等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．在一定條件下將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，5分鐘后測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，計(jì)算此段時(shí)間的反應(yīng)速率v（H₂）=

 

 mol/（L?min）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此條件的理由是

 

．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g） 的△H=

 

kJ?mol^-1．
一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號(hào)）．
a．體系壓強(qiáng)保持不變                b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變         d．每消耗1mol NO₂的同時(shí)生成1mol SO₃
當(dāng)測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，請(qǐng)列式計(jì)算反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的平衡常數(shù)K．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)速率的定量表示方法,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）計(jì)算CO濃度變化量，再根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CO），利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；圖象可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明溫度升高平衡左移；根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響程度，以及生產(chǎn)成本考慮；
（2）根據(jù)蓋斯定律將兩個(gè)反應(yīng)相加或相減以得到NO₂（g）與SO₂（g）生成SO₃（g）和NO（g）的反應(yīng)熱，再書(shū)寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變；計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再計(jì)算平衡常數(shù)．

解答： 解：（1）CO濃度變化量為

2mol

2L

-0.2mol/L=0.8mol/L，故v（CO）=

0.8mol/L

5min

=0.16mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（H₂）=2v（CO）=2×0.16mol/（L?min）=0.32mol/（L?min）；圖象可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明溫度升高平衡左移，所以正向是放熱反應(yīng)，即△H＜0；由圖象可知：在250℃、1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高．增加壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本卻會(huì)顯著增加，所以實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右；
故答案為：0.32；＜；在250℃、1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高．增加壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本卻會(huì)顯著增加；
（2）（1）由①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1，
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知，

①-②

2

可得NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g），
則△H=

-196.6kJ/mol-(-113.0kJ/mol)

2

=-41.8kJ?mol^-1；
a．無(wú)論是否達(dá)到平衡，體系壓強(qiáng)都保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明濃度不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計(jì)量數(shù)之比為1：1，無(wú)論是否達(dá)到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
設(shè)起始時(shí)：c（NO₂）為1mol/L，c（SO₂）為2mol/L；平衡時(shí)：c（SO₃）為xmol/L
                 NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始濃度（mol/L）：1        2
平衡濃度（mol/L）：1-x      2-x       x       x
據(jù)題意：

1-x

2-x

=

1

6

   解得：x=0.8
則K=

c(SO3)?c(NO)

c(NO2)?c(SO2)

=

0.8×0.8

0.2×1.2

=

8

3

≈2.67；
故答案為：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ?mol^-1；b；2.67．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等，難度中等，側(cè)重于學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力的考查．