Question

6．SO₂、NO、NO₂、CO都是污染大气的有害物质，对其进行回收利用是节能减排的重要课题．
（1）上述四种气体中直接排入空气时不会引起酸雨的有CO（填化学式）；
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
O₂（g）+2NO（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
请写出NO₂ 和SO₂反应生成 SO₃和NO的热化学方程式：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol
（3）CO可用于合成甲醇，其反应的化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），在一容积可变的密闭容器中充有10mol CO和20mol H₂，在催化剂作用下发生反应生成甲醇．CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如图所示．
①上述合成甲醇的反应为放热（填“放热”或“吸热”）反应；
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为K_A=K_B＞K_C；
③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为2L．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫及氮的氧化物会引起酸雨；
（2）已知：①．2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
②．O₂（g）+2NO（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
根据盖斯定律，（①-②）÷2可得：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）；
（3）①由图可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
②温度不变，化学平衡常数不变，温度升高平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，A、B两点温度相同，二者平衡常数相同；
③根据CO的转化率计算平衡时A中各组分物质的量，再根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算平衡常数，A、B两点温度相同，二者平衡常数相同，结合B中CO转化率计算平衡时B中各组分物质的量，再根据平衡常数计算平衡时B容器的容积．

解答 解：（1）二氧化硫及氮的氧化物会引起酸雨，CO不能引起酸雨，故答案为：CO；
（2）已知：①．2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
②．O₂（g）+2NO（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
根据盖斯定律，（①-②）÷2可得：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol，
故答案为：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol；
（3）①由图可知，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，故答案为：放热；
②因B点与A点温度相同，K不变，对于上述反应温度升高平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，所以A、B、C三点的平衡常数K_A=K_B＞K_C，
故答案为：K_A=K_B＞K_C；
③T₁时，A点对应的α=0.5，则：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：10     20         0
变化量（mol）：5      10         5
平衡量（mol）：5      10         5
平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{5}{10}}{\frac{5}{10}×（\frac{10}{10}）^{2}}$=1，A、B两点温度相同，二者平衡常数相同，
B中平衡时CO转化率为0.8，则：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：10     20         0
变化量（mol）：8      16         8
平衡量（mol）：2      4          8
设平衡时B容器的容积为VL，则：$\frac{\frac{8}{V}}{\frac{2}{V}×（\frac{4}{V}）^{2}}$=1，解得V=2，
故答案为：2．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡图象、平衡常数应用、化学平衡影响因素等，掌握化学平衡常数的用途：1、判断反应进行的程度，2、判断反应的热效应，3、判断反应进行的方向，4、计算转化率等，难度中等．