Question

【題目】I.研究發現，氮氧化物和硫氧化物是霧霾的主要成分。回答下列問題：

(1)有下列反應：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5 kJ/mol

③2C(s)+O(g)=2CO(g) △H3=-221.0 kJ/mol

已知某反應的平衡常數表達式為K= ，請寫出此反應的熱化學方程式： _________________。

(2)往1L恒容密閉容器中充入一定量的NO2，在三種不同條件下發生反應：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，實驗測得NO2的濃度隨時間的變化如下表(不考慮生成N2O4)。

①下列說法正確的是___________(填正確選項的序號)

A.實驗2容器內壓強比實驗1的小

B.由實驗2和實驗3可判斷該反應是放熱反應

C.實驗1比實驗3的平衡常數大

D.實驗2使用了比實驗1效率更高的催化劑

E.在0→10mim內實驗2的反應速率υ(O2)=0.015mol/(L·min)

②不能判斷反應已達到化學平衡狀態的是___________(填正確選項的序號)

A.容器內的氣體壓強不變 B.2υ正(NO2)=υ逆(O2)

C.氣體的平均相對分子質量保持不變 D.NO2和NO的濃度比保持不變

③已知容器內的起始壓強為 P0kPa，在800℃溫度下該反應的平衡常數Kp=___________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。在該溫度下達到平衡后，再向容器中加入NO2和NO各2mol，平衡將___________(填“向正反應方向移動”或“向逆反應方向移動”或“不移動”)。

(3)為了減少霧霾中的SO2，工業尾氣中SO2可用飽和Na2SO3溶液吸收，該反應的化學方程式為___________；25℃時，若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2，當恰好完全反應時，溶液的pH___________7(填“大于”或“小于”或“等于”)，溶液中各離子濃度由大到小的順序為______________(已知：常溫下H2SO3的電離常數Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8)。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ/mol DE B 0.25P0 不移動 Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 小于 c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)

【解析】

(1)根據平衡常數的定義表達式來書寫熱化學方程式；

(2)①實驗1和實驗2在相同的溫度下反應，達到平衡時NO2的濃度相同，說明達到相同平衡狀態，但實驗2達到平衡用時少，反應速率大；實驗3在850℃反應，達到平衡時NO2的濃度較800℃小，說明溫度升高，平衡向正反應方向移動，則正反應應為吸熱反應，反應速率υ=，以此解答；

②可逆反應到達平衡時，同種物質表示的正、逆反應速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡，由此分析判斷；

③已知容器內的起始壓強為 P0kPa，由化學平衡常數的表達式和三段式計算平衡常數；在該溫度下達到平衡后，再向容器中加入NO2和NO各2mol，計算此時的濃度商，再和平衡常數比較判斷反應進行的方向；

(3)工業尾氣中SO2可用飽和Na2SO3溶液吸收，SO2能與飽和Na2SO3溶液反應生成亞硫酸氫鈉，根據電離平衡常數計算，判斷溶液中亞硫酸氫根離子電離程度和水解程度的大小。

(1)若某反應的平衡常數表達式為：K=，可知反應為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol

③2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3=-221kJ/mol

根據蓋斯定律，將②×2-③-①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ/mol，

(2)①A.圖表數據可知實驗2和實驗1溫度相同，起始量相同，達到平衡狀態c (NO2)相同，但達到平衡狀態需要時間，實驗2小于實驗1，說明是使用了催化劑的作用，實驗2容器內壓強和實驗1的壓強相同，A錯誤；

B.實驗3在850℃反應，達到平衡時c (NO2)比800℃小，說明升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，則正反應應為吸熱反應，B錯誤；

C.升高溫度，平衡向正反應方向移動，平衡常數會增大，所以實驗3的化學平衡常數比實驗1的大，C錯誤；

D.因實驗1和實驗2平衡時NO2的濃度相同，但實驗2反應速率大，說明實驗2使用了催化劑，D正確；

E.2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，在0→10mim內實驗2的反應速率，E正確；

故合理選項是DE；

②對于反應2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，

A.由于該反應是在恒容條件下進行的反應前后氣體體積不等的反應，若容器內的氣體壓強不變，說明反應達到平衡狀態，A不符合題意；

B.同一反應速率之比等于化學方程式計量數之比，υ正(NO2)=2υ逆(O2)能說明氧氣的正逆反應速率相同，但2υ正(NO2)=υ逆(O2)不能說明反應達到平衡狀態，故B符合題意；

C.其他條件不變，若反應未達到平衡狀態，氣體的物質的量改變，氣體的平均相對分子質量就發生變化，因此氣體平均相對分子質量保持不變，說明反應達到平衡狀態，C不符合題意；

D.NO2和NO的濃度比保持不變說明正逆反應速率相同，反應處于平衡狀態，D不符合題意；

故合理選項是B；

③已知容器內的起始壓強為 P0kPa，800°C達到平衡狀態c(NO2)=0.50mol/L，由于容器的容積為1L，所以n(NO2) =0.50mol，結合三段式法列式計算：

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)

起始量（mol） 1 0 0

變化量（mol） 0.5 0.5 0.25

平衡量（mol） 0.5 0.5 0.25

平衡狀態氣體的總物質的量n(總)=0.5mol+0.5mol+0.25mol=1.25mol，則平衡時壓強為1.25P0kPa，在800℃溫度下該反應的平衡常數Kp=，在該溫度下達到平衡后，平衡常數K=，再向容器中加入NO2和NO各2mol，濃度商Qc=，說明平衡不移動；

(3)工業尾氣中SO2可用飽和Na2SO3溶液吸收，該反應的化學方程式為：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，25℃時，若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2，當恰好完全反應，溶液中生成亞硫酸氫鈉，根據題意可知HSO3-的電離平衡常數Ka2= 6.2×10-8，HSO3-在溶液中也存在水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，水解平衡常數Kh=< 6.2×10-8，說明HSO3-離子電離程度大于HSO3-水解程度，溶液顯酸性，pH<7，所以溶液中離子濃度大小：c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)。