Question

14．已知NO₂与以SO₂能发生反应：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）．
（1）上述反应涉及的四种氧化物中，SO₃、SO₂（填化学式）属于酸性氧化物．
（2）已知：
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=-113.0kJ•mol^-1
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₂=-196.6kJ•mol^-1
则NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol
（3）在一恒容密闭容器中，改变原料气配比[n₀（NO₂）：n₀（SO₂）]进行多组实验（每次实验的温度可能相同，也可能不同），测定NO₂的平衡转化率[a（NO₂）]．部分实验结果如图所示．
①当容器内d（填字母）不再随时间的变化而改变时，可以判断反应达到了化学平衡状态．
a．气体的压强      b．气体的平均摩尔质量     c．气体的密度      d．NO₂的体积分数
②若A点对应的实验中，SO₂（g）的起始浓度为c₀mol/L，经过t min后反应达到平衡，则反应从起始至t min 内的化学反应速率v（NO₂）=$\frac{{c}_{0}}{5t}$mol/（L•min）．
③若要使图中C点的平衡状态变为B 点的平衡状态，则应采取的措施是将NO₂和SO₂的物质的量之比调节为1：1，若要使图中A点的平衡状态变为B 点的平衡状态，则应采取的措施是将NO₂和SO₂物质的量之比调节为1：1的同时降低温度．
（4）将NO₂与SO₂的混合气体[n₀（NO₂）：n₀（SO₂）=1]通入2mL0.1mol/L氯化钡溶液中，只生成一种白色沉淀物M，M的化学式为BaSO₄，当溶液中的Ba²⁺恰好完全沉淀（Ba²⁺的浓度等于1.0×10^-5mol/L），通入的混合气体在标准状况下的体积约为8.96×10^-6L．（M的K_sp=1.0×10^-9）

Answer 1

分析 （1）能跟碱反应生成盐和水，称为酸性氧化物，注意该反应不能是氧化还原反应；
（2）已知：①2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=-113.0kJ•mol^-1
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₂=-196.6kJ•mol^-1
依据盖斯定律，$\frac{1}{2}$×（②-①）可得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=$\frac{1}{2}×$（△H₂-△H₁）；
（3）①a．根据PV=nRT分析P是否是一个变量；
b．根据M=$\frac{m}{n}$分析M是否是一个变量；
c．根据$ρ=\frac{m}{V}$分析ρ是否是一个变量；
d．NO₂的体积分数等于物质的量分数；
②NO₂（g）的起始浓度为0.4×c₀mol/L，△c（NO₂）=0.4×c₀mol/L×50%，代入v=$\frac{△c}{△t}$计算；
③NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H＜0，增大原料气配比[n₀（NO₂）：n₀（SO₂）]，虽平衡正向移动，但a（NO₂）减小，降低温度，平衡正向移动a（NO₂）增大；
（4）将NO₂与SO₂的混合气体[n₀（NO₂）：n₀（SO₂）=1]通入2mL0.1mol/L氯化钡溶液中，所得沉淀为硫酸钡，c（SO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（B{a}^{2+}）}$，混合气体的物质的量n=2n（SO₂）=2n（SO₄^2-）=2×c（SO₄^2-）×2×10^-3L，代入V=n•V_m计算体积．

解答 解：（1）SO₃、SO₂、NO₂都能与碱反应生成盐和水，但NO₂与碱反应生成盐和水的反应属于氧化还原反应，所以SO₃、SO₂属于酸性氧化物，
故答案为：SO₃、SO₂；
（2）已知：①2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=-113.0kJ•mol^-1
②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₂=-196.6kJ•mol^-1
依据盖斯定律，$\frac{1}{2}$×（②-①）可得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=$\frac{1}{2}×$（-196.6kJ•mol^-1+113.0kJ•mol^-1）=-41.8KJ/mol，
故答案为：-41.8KJ/mol；
（3）①a．PV=nRT，当温度不变时，P是一个定值，因此气体的压强不变不能说明反应达到了化学平衡状态；
b．M=$\frac{m}{n}$，气体的质量m是定值，气体的物质的量n是定值，则M是一个定值，因此气体的平均摩尔质量不变不能说明反应达到了化学平衡状态；
c．$ρ=\frac{m}{V}$，气体的质量m是定值，容积V恒定，则ρ是一个定值，因此气体的密度不变不能说明反应达到了化学平衡状态；
d．NO₂的体积分数等于物质的量分数，从反应开始到平衡过程中，NO₂的体积分数一直减小，因此NO₂的体积分数不变可以说明反应达到了化学平衡状态；
故答案为：d；
②因为n₀（NO₂）：n₀（SO₂）=0.4、恒容，所以A点对应的实验中NO₂（g）的起始浓度为0.4×c₀mol/L=$\frac{2{c}_{0}}{5}$mol/L，△c（NO₂）=0.4×c₀mol/L×50%=$\frac{{c}_{0}}{5}$mol/L，
v（NO₂）=$\frac{\frac{{c}_{0}}{5}mol/L}{tmin}$=$\frac{{c}_{0}}{5t}$mol/（L•min），
故答案为：$\frac{{c}_{0}}{5t}$；
③NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H＜0，增大原料气配比[n₀（NO₂）：n₀（SO₂）]，虽平衡正向移动，但a（NO₂）减小，降低温度，平衡正向移动a（NO₂）增大，所以图示中，A点平衡状态通过增大原料气配比和降低温度变为B点的平衡状态，B点的平衡状态通过增大原料气配比变为C点的平衡状态；
所以若要使图中C点的平衡状态变为B 点的平衡状态，则应采取的措施是将NO₂和SO₂的物质的量之比调节为1：1，若要使图中A点的平衡状态变为B 点的平衡状态，则应采取的措施是将NO₂和SO₂物质的量之比调节为1：1的同时降低温度，
故答案为：将NO₂和SO₂的物质的量之比调节为1：1；将NO₂和SO₂物质的量之比调节为1：1的同时降低温度；
（4）NO₂和SO₂反应的SO₃与氯化钡溶液反应生成BaSO₄沉淀，不断消耗SO₃，可逆反应趋向反应完全；
c（SO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{1.0{×10}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$mol/L=1.0×10^-4mol/L，
n（SO₂）=n（SO₄^2-）=1.0×10^-4mol/L×2×10^-3L=2.0×10^-7mol，
因为n₀（NO₂）：n₀（SO₂）=1，所以混合气体的物质的量n=2n（SO₂）=2×2.0×10^-7mol=4.0×10^-7mol，
所以通入的混合气体在标准状况下的体积V=n•V_m=4.0×10^-7mol×22.4L/mol=8.96×10^-6L，
故答案为：BaSO₄；8.96×10^-6．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的分类、反应热、化学反应速率和化学平衡常数的计算、化学平衡状态的判定、化学平衡与图象的关系等核心知识，为高频考点，难度较大，其中（3）③、（4）为该题的难点．