Question

20．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
则反应NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是b．
a．体系压强保持不变          b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变   d．每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=2.67（或$\frac{8}{3}$）．
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．该反应△H=＜0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1，利用盖斯定律将①×$\frac{1}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），利用盖斯定律计算反应热；
（2）得到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，计算平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（3）从横坐标上一点，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越低转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动．

解答 解：（1）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1，利用盖斯定律将①×$\frac{1}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
△H=$\frac{1}{2}$×（-196.6kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-113.0kJ•mol^-1）=-41.8kJ•mol^-1，故答案为：
a．无论是否达到平衡，体系压强都保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故a错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明浓度不变，达到平衡状态，故b正确；
c．SO₃和NO的计量数之比为1：1，无论是否达到平衡，二者的体积比保持不变，不能判断是否达到平衡状态，故c错误；
d．物质的量之比等于化学计量数之比，则每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂，不能判断是否达到平衡状态，故d错误．
              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物质的体积 a        2a        0        0
转化物质的体积 x         x        x        x
平衡物质的体积 a-x     2a-x       x        x
平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=$\frac{4}{5}$a，故平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）•c（NO）}{c（N{O}_{2}）•c（S{O}_{2}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{（\frac{4a}{5}）^{2}}{\frac{a}{5}×\frac{6a}{5}}$=2.67（或$\frac{8}{3}$），故答案为：-41.8；b；2.67或$\frac{8}{3}$；
（2）从横坐标上一点0.5处，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越高转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动，反应是放热反应，焓变小于零，故答案为：＜．

点评 本题以NO₂、SO₂、CO等物质为载体，综合考查化学平衡移动、盖斯定律以及平衡常数的计算等问题，侧重于学生综合运用化学知识的能力的考查，题目难度中等．