Question

【题目】用化学反应原理研究N、S氧化物有着重要的意义。

(1)已知：

2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)ΔH1=-196.6kJ/mol

2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)ΔH2=-113.8kJ/mol

NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH3

则ΔH3＝________，如果上述三个反应方程式的平衡常数分别为K1、K2、K3，则K3＝________(用K1、K2表示)。

(2)如下图所示，A是恒容的密闭容器，B是一个体积可变的充气气囊。保持恒温，关闭K2，分别将2 mol NO和1 mol O2通过K1、K3分别充入A、B中，发生的反应为2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)[不考虑2NO2(g)N2O4(g)]，起始时A、B的体积相同均为a L。

①下列说法和示意图能说明A、B容器均达到平衡状态的是________。

a．A、B容器中气体的颜色均不发生变化

b．A、B容器中NO和O2物质的量浓度比均为2∶1

c．A、B容器中气体的密度不在发生变化

d．A、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化

e.

②T ℃时，A容器中反应达到平衡时的平衡常数Kp＝0.27(kPa)－1。若A容器中反应达到平衡时p(NO2)＝200 kPa，则平衡时NO的转化率为________。(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算所得的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)

(3)将0.2 mol SO2和0.15 mol O2通入2 L的密闭容器中，测得SO2的物质的量随时间变化如下图实线所示。

①ab段平均反应速率______________(填“大于”“小于”或“等于”)bc段平均反应速率；de段平均反应速率为________。

②仅改变某一个实验条件，测得SO2的物质的量随时间变化如上图中虚线所示，则改变的条件是________。

③如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42－。阴极的电极反应式是_______________。

Answer 1

【答案】-41.4kJ/mol (K1/K2)1/2 ad 75% 大于 0 加入催化剂 NO+6H++5e－=NH4++H2O

【解析】

（1）①2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，②2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，根据目标反应方程式，得出(①－②)/2，得出：△H3=(－196.6kJ·mol－1＋113.8kJ·mol－1)/2=－41.4kJ·mol－1；根据化学平衡常数的表达式，K1=，K2=，K3=，因此K3=(K1/K2)1/2；

（2）①a、NO和O2无颜色，NO2为红棕色气体，因此当气体颜色不再改变，说明反应达到平衡，故a正确；

b、NO和O2的量按照化学反应方程式系数比投入，任何时刻NO和O2物质的量浓度比为2：1，因此不能说明反应达到平衡，故b错误；

c、组分都是气体，气体质量不变，a为恒容状态，气体体积不变，a容器中，密度不变，不能说明反应达到平衡，故c错误；

d、气体总质量不变，反应前后气体系数之和不相等，向正反应方向进行，气体物质的量减小，即当摩尔质量不变时，说明反应达到平衡，故d正确；

e、化学平衡常数只受温度的影响，题中所说容器为恒温，因此任何时刻化学平衡常数不变，不能说明反应达到平衡，故e错误；

②令O2的压强为P ，则NO压强为2P，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)

开始（kPa）2P P 0

转化： 200 100 200

平衡： 2P－200 P－100 200 Kp==0.27，解得P=400/3Pa，则NO的转化率为200/2P×100%=75%；

（3）①根据图像，随着反应进行，SO2的物质的量浓度降低，反应速率降低，即ab段平均反应速率大于bc段平均反应速率；de段达到平衡，平均反应速率为0；

②根据图像，反应速率加快，但达到平衡时SO2的物质的量与原来相同，改变条件，只加快反应速率，对化学平衡无影响，即改变的条件是使用催化剂；

③根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，因此NO在阴极上转化成NH4＋，阴极电极反应式为NO＋6H＋＋5e－=NH4＋＋H2O。