Question

【题目】I.研究发现，氮氧化物和硫氧化物是雾霾的主要成分。回答下列问题：

(1)有下列反应：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

已知某反应的平衡常数表达式为K= ，请写出此反应的热化学方程式： _________________。

(2)往1L恒容密闭容器中充入一定量的NO2，在三种不同条件下发生反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。

①下列说法正确的是___________(填正确选项的序号)

A.实验2容器内压强比实验1的小

B.由实验2和实验3可判断该反应是放热反应

C.实验1比实验3的平衡常数大

D.实验2使用了比实验1效率更高的催化剂

E.在0→10mim内实验2的反应速率υ(O2)=0.015mol/(L·min)

②不能判断反应已达到化学平衡状态的是___________(填正确选项的序号)

A.容器内的气体压强不变 B.2υ正(NO2)=υ逆(O2)

C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.NO2和NO的浓度比保持不变

③已知容器内的起始压强为 P0kPa，在800℃温度下该反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后，再向容器中加入NO2和NO各2mol，平衡将___________(填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)。

(3)为了减少雾霾中的SO2，工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收，该反应的化学方程式为___________；25℃时，若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2，当恰好完全反应时，溶液的pH___________7(填“大于”或“小于”或“等于”)，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________(已知：常温下H2SO3的电离常数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 不移动 Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 小于 c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)

【解析】

(1)根据平衡常数的定义表达式来书写热化学方程式；

(2)①实验1和实验2在相同的温度下反应，达到平衡时NO2的浓度相同，说明达到相同平衡状态，但实验2达到平衡用时少，反应速率大；实验3在850℃反应，达到平衡时NO2的浓度较800℃小，说明温度升高，平衡向正反应方向移动，则正反应应为吸热反应，反应速率υ=，以此解答；

②可逆反应到达平衡时，同种物质表示的正、逆反应速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡，由此分析判断；

③已知容器内的起始压强为 P0kPa，由化学平衡常数的表达式和三段式计算平衡常数；在该温度下达到平衡后，再向容器中加入NO2和NO各2mol，计算此时的浓度商，再和平衡常数比较判断反应进行的方向；

(3)工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收，SO2能与饱和Na2SO3溶液反应生成亚硫酸氢钠，根据电离平衡常数计算，判断溶液中亚硫酸氢根离子电离程度和水解程度的大小。

(1)若某反应的平衡常数表达式为：K=，可知反应为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

根据盖斯定律，将②×2-③-①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ/mol，

(2)①A.图表数据可知实验2和实验1温度相同，起始量相同，达到平衡状态c (NO2)相同，但达到平衡状态需要时间，实验2小于实验1，说明是使用了催化剂的作用，实验2容器内压强和实验1的压强相同，A错误；

B.实验3在850℃反应，达到平衡时c (NO2)比800℃小，说明升高温度，化学平衡向正反应方向移动，则正反应应为吸热反应，B错误；

C.升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数会增大，所以实验3的化学平衡常数比实验1的大，C错误；

D.因实验1和实验2平衡时NO2的浓度相同，但实验2反应速率大，说明实验2使用了催化剂，D正确；

E.2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，在0→10mim内实验2的反应速率，E正确；

故合理选项是DE；

②对于反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，

A.由于该反应是在恒容条件下进行的反应前后气体体积不等的反应，若容器内的气体压强不变，说明反应达到平衡状态，A不符合题意；

B.同一反应速率之比等于化学方程式计量数之比，υ正(NO2)=2υ逆(O2)能说明氧气的正逆反应速率相同，但2υ正(NO2)=υ逆(O2)不能说明反应达到平衡状态，故B符合题意；

C.其他条件不变，若反应未达到平衡状态，气体的物质的量改变，气体的平均相对分子质量就发生变化，因此气体平均相对分子质量保持不变，说明反应达到平衡状态，C不符合题意；

D.NO2和NO的浓度比保持不变说明正逆反应速率相同，反应处于平衡状态，D不符合题意；

故合理选项是B；

③已知容器内的起始压强为 P0kPa，800°C达到平衡状态c(NO2)=0.50mol/L，由于容器的容积为1L，所以n(NO2) =0.50mol，结合三段式法列式计算：

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

起始量（mol） 1 0 0

变化量（mol） 0.5 0.5 0.25

平衡量（mol） 0.5 0.5 0.25

平衡状态气体的总物质的量n(总)=0.5mol+0.5mol+0.25mol=1.25mol，则平衡时压强为1.25P0kPa，在800℃温度下该反应的平衡常数Kp=，在该温度下达到平衡后，平衡常数K=，再向容器中加入NO2和NO各2mol，浓度商Qc=，说明平衡不移动；

(3)工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收，该反应的化学方程式为：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，25℃时，若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2，当恰好完全反应，溶液中生成亚硫酸氢钠，根据题意可知HSO3-的电离平衡常数Ka2= 6.2×10-8，HSO3-在溶液中也存在水解平衡：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，水解平衡常数Kh=< 6.2×10-8，说明HSO3-离子电离程度大于HSO3-水解程度，溶液显酸性，pH<7，所以溶液中离子浓度大小：c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)。