Question

20．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）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=-41.8kJ•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)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是b．
a．體系壓強保持不變          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 SO₃的同時生成1mol NO₂
測得上述反應(yīng)平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=2.67（或$\frac{8}{3}$）．
（2）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示．該反應(yīng)△H=＜0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1，利用蓋斯定律將①×$\frac{1}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
（2）得到平衡狀態(tài)時，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，計算平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算平衡常數(shù)；
（3）從橫坐標上一點，畫一條平行于縱坐標的虛線，看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動．

解答 解：（1）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1，利用蓋斯定律將①×$\frac{1}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
△H=$\frac{1}{2}$×（-196.6kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-113.0kJ•mol^-1）=-41.8kJ•mol^-1，故答案為：
a．無論是否達到平衡，體系壓強都保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數(shù)之比為1：1，無論是否達到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤．
              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質(zhì)的體積 a        2a        0        0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x         x        x        x
平衡物質(zhì)的體積 a-x     2a-x       x        x
平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=$\frac{4}{5}$a，故平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）•c（NO）}{c（N{O}_{2}）•c（S{O}_{2}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{（\frac{4a}{5}）^{2}}{\frac{a}{5}×\frac{6a}{5}}$=2.67（或$\frac{8}{3}$），故答案為：-41.8；b；2.67或$\frac{8}{3}$；
（2）從橫坐標上一點0.5處，畫一條平行于縱坐標的虛線，看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變小于零，故答案為：＜．

點評 本題以NO₂、SO₂、CO等物質(zhì)為載體，綜合考查化學(xué)平衡移動、蓋斯定律以及平衡常數(shù)的計算等問題，側(cè)重于學(xué)生綜合運用化學(xué)知識的能力的考查，題目難度中等．