Question

7．氮和硫及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题．
（1）已知反应I：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-196.6KJ•mol^-1
反应II：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），△H=-113.0KJ•mol^-1
则SO₂（g）与NO₂（g）反应生成SO₃（g）和NO（g）的热反应方程式为SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃（g）△H=-41.8KJ/mol．
（2）①若在绝热恒容密闭容器中通入一定量的SO₂和O₂，一定条件下发生反应I，一段时间内，正反应速率随时间变化曲线如图所示，则在a点时，反应未达到（填“达到”或“未达到”）平衡状态；t₁～t₃时间内，v正先增大后减小的主要原因是t1～t2时间内，v正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；t2～t3时间内，v正减小的主要原因是反应物浓度减小．
②若在两个相同绝热恒容密闭容器中分别加入A：2molSO₂（g）和1molO₂（g）；B：2molSO₃（g），其它条件相同，发生反应I，达到平衡时，则该反应的平衡常数：A＜B（填“＞”、“=”、“＜”）．
（3）已知常温下，H₂S的电离常数：K₁=1.3×10^-7，K₂=7.1×10^-15，Ksp（H₂S）=4×10^-53，Ksp（Ag₂S）=6.3×10^-50，Ksp（HgS）=1.6×10^-52，则0.1mol/L H₂S溶液的pH约为4（取近似整数值）；向浓度均为0.001mol•l^-1的AgNO₃和Hg（NO₃）₂混合溶液中通入H₂S气体，开始生成沉淀的c（S^2-）为1.6×10^-49mol/L．
（4）NH₃催化还原氮氧物技术（SCR）是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术．现有NO、NO₂的混合气6L，可用同温同压下7L的NH₃恰好使其完全转化为N₂，则原混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为1：3．

Answer 1

分析 （1）根据所给的条件反应，结合要求的目标反应，将条件反应调整计量数并做相应的加减得目标反应，反应热做相应的变化即可；
（2）①由题意可知一个反应前后体积不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响．结合图象可知反应速率先增大再减小，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快；
②根据温度对平衡移动的影响以及K的表达式来计算即可；
（3）已知常温下，H₂S的电离常数：K₁=1.3×10^-7=$\frac{C（{H}^{+}）C（H{S}^{-}）}{C（{H}_{2}S）}$，并据pH=-lgc（H⁺）来计算；据K_sp求算出不同沉淀下的c（S^2-），注意浓度小的先沉淀；
（4）设出NO的体积为XL，NO₂的体积为YL，则有X+Y=6  ①然后根据和氨气反应时得失电子数守恒可有：2X+4Y=7×3  ②将两式联立即可解得．

解答 解：（1）已知：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1 ①
2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g）△H=-113.0kJ•mol^-1   ②
将$\frac{①}{2}$-$\frac{②}{2}$可得：SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H=$\frac{-196.6kJ/mol}{2}$-$\frac{-113kJ/mol}{2}$=-41.8KJ/mol，
故答案为：SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H=-41.8KJ/mol，
（2）①化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，a点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快；
故答案为：未达到；t1～t2时间内，v正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；t2～t3时间内，v正减小的主要原因是反应物浓度减小；
②加入A：2molSO₂（g）和1molO₂（g）；B：2molSO₃（g），两种情况的投料是等效的，根据①的分析，反应是放热的，绝热容器中，则体系温度升高，A：2molSO₂（g）和1molO₂（g）此时K减小，B：2molSO₃（g），升高温度，则K增加，所以A＜B，故答案为：＜；
（3）已知常温下，H₂S的电离常数：K₁=1.3×10^-7，根据K=$\frac{C（{H}^{+}）C（H{S}^{-}）}{C（{H}_{2}S）}$，设0．lmol/LH₂S溶液的氢离子浓度是x，则$\frac{{x}^{2}}{0.1-x}$=1.3×10^-7，解得x≈10^-4mol/L，故pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-4=4；当Qc=K_sp时开始沉淀，因为K_sp（HgS）=[Hg²⁺]•[S^2-]=[S^2-]×1×10^-3=1.6×10^-52，所以c（S^2-）=1.6×10^-49mol/L，K_sp（Ag₂S）=[Ag⁺]²•[S^2-]=[S^2-]×（1×10^-3）²=6.3×10^-50，所以c（S^2-）=6.3×10^-44mol/L，因为1.6×10^-49mol/L＜6.3×10^-44mol/L，故沉淀时c（S^2-）=1.6×10^-49mol/L，
故答案为：4；1.6×10^-49mol/L；
所以Ksp=c（Mn²⁺）•c（S^2-）=7×10^-12mol•L^-1×0.020mol．L^-1=2.8×10^-13，故答案为：4；2.8×10^-13；（4）设出NO的体积为XL，NO₂的体积为YL，根据混合气体的体积为6L，则有X+Y=6  ①
氨气反应时，NO和NO2得电子，而氨气失电子，根据得失电子数守恒可有：2X+4Y=7×3  ②
将两式联立即可解得X=1.5，Y=4.5，则有X：Y=1：3，
故答案为：1：3．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡常数的计算等，综合性较强，难度适中．