Question

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知某反应的平衡表达式为：

它所对应的化学反应为：                                

（2）已知在一定温度下，

C（s）+CO2（g）   2CO（g）平衡常数K₁；  

CO（g）+H2O（g   H2（g）+CO2（g）平衡常数K₂；

C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）  平衡常数K₃；

则K₁、K₂、K₃之间的关系是：                            。

（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)+H₂O(g) H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的正反应方向是        反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：          。

（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。对反应N₂O₄(g)2NO₂(g)   △H＞0在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是　　　　　　。

A．A、C两点的反应速率：A＞C

B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅

C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C

D．由状态B到状态A，可以用加热的方法

E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C

（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是               。

(6)工业上用Na₂SO₃吸收尾气中的SO₂，再用右图装置电解(惰性电极)NaHSO₃制取H₂SO₄，阳极电极反应式               ，阳极区逸出气体的成分为         __________(填化学式)。

 

Answer 1

（1）C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）

（2）K3=K1×K2

（3）放热，75%

（4）D

（5）c（NO₃^-）>c（NH₄⁺）>c（Na⁺）>c（OH^-）> c（H⁺）

    (6) 4OH^－-4e^-=2H₂O+O₂↑       O₂、SO₂

解析:（1）平衡常数是在一定条件下的可逆反应中，当达到平衡时生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据平衡常数可以写出相应的可逆反应。

（2）根据盖斯定律可知反应①C（s）+CO2（g）   2CO（g）和反应②CO（g）+H2O（g   H2（g）+CO2（g）联立即①+②得到C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g），所以K₁、K₂、K₃之间的关系是K3=K1×K2。

（3）根据表中数据可知随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，所以正反应是放热反应。设其转化率是x，则

CO(g)      +    H₂O(g)     H₂(g)+CO₂(g)

起始浓度（mol/L）                 0.020          0.020          0     0

转化浓度（mol/L）                0.020x          0.020x        0.020x  0.020x

平衡浓度（mol/L）             0.020（1－x）     0.020（1－x）   0.020x  0.020x

所以有

解得x＝0.75

（4）因为正反应是体积增大的、吸热的可逆反应，所以温度越高二氧化氮的含量越高，即T₂大于T₁。C点的压强高于A的，所以C点反应速率大，虽然C点二氧化氮的含量低，但压强大浓度高，所以C点颜色深。因为B、C2点对应的含量相等，所以其气体的平均相对分子质量相等。保持压强不变，加热温度升高平衡向正反应方向移动即达到A点。A、C两点的温度相同，所以平衡常数相等。答案是D。

（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，硝酸铵过量一半，溶液中的溶质是等量的硝酸钠、硝酸铵和一水合氨，氨水的电离程度大于水解程度，溶液显碱性。

（6）在电解池中阳极失去电子被氧化，根据溶液中的阴离子的放电顺序可知电极反应式为4OH^－-4e^-=2H₂O+O₂↑。产生的氧气可以将NaHSO₃氧化生成H₂SO₄。因为阳极周围溶液显酸性，

所以部分NaHSO₃结合氢离子而放出二氧化硫。