题目内容

17．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
（2）一定条件下，将NO2与SO2以体积比2：1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BD．
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1molSO3的同时生成1mol NO
测得上述反应达平衡时NO2与SO2的体积比为5：1，则平衡常数K=1.8
（3）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（1）所示．该反应△H＜0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是：在1.3×104kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失．

（4）依据燃烧的反应原理，合成的甲醇可以设计如图（2）所示的原电池装置．
①该电池工作时，OH-向负极移动（填“正”或“负”）．
②该电池正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-═OH-．

分析 （1）利用盖斯定律可知，$\frac{1}{2}$（①-②）可得目标反应，据此可计算出其反应热；
（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；利用三段法计算平衡时的浓度来计算化学平衡常数；
（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；
（4）原电池中负极是电子发生氧化反应，正极上 得到电子发生还原反应，燃料电池一般燃料在负极反应，氧气再正极反应，溶液中的阴离子移向负极．

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$\frac{1}{2}$（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：-41.8；
（2）A．本反应是反应前后气体分子数不变的反应，故体系的压强保持不变，故A不能说明反应已达到平衡状态，故A错误；
B．随着反应的进行，NO2的浓度减小，颜色变浅，故B可以说明反应已达平衡，故B正确；
C．SO3和NO都是生成物，比例保持1：1，故C不能作为平衡状态的判断依据，故C错误；
D．D中每消耗1molSO3所述的是逆反应速率，同时生成1mol NO所述的是正反应速率，两者相等，能作为平衡状态的判断依据，故D正确；
             NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）
起始物质的体积 2a      a         0         0
转化物质的体积  x      x        x         x
平衡物质的体积2a-x    a-x      x           x
则（2a-x）：（a-x）=5：1，整理可得：x=0.75a，故平衡常数K=$\frac{{x}^{2}}{（2a-x）×（a-x）}$=1.8，
故答案为：BD；1.8；
（3）由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，△H＜0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，故选择250℃、1.3×104kPa左右的条件．因为在250℃、压强为1.3×104 kPa时，CO的转化率已较大，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强，
故答案为：＜；在1.3×104kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失；
（4）①依据甲醇燃烧的反应原理，结合如图所示的原电池装置，负极上失电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应；阴离子移向负极；
故答案为：负；
②一般燃料在负极上发生反应，氧气再正极发生还原反应；负极电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡的计算、热化学方程式的书写、化学平衡的平衡状态的判断、影响化学平衡的因素、原电池的原理应用等知识，题目难度中等，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握盖斯定律的内容及应用方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用能力．

练习册系列答案
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11．用一种试剂除去下列物质中的杂质（括号内物质为杂质），写出试剂名称或化学式及有关反应的离子方程式．
物   质所需试剂离子方程式
FeSO4（CuSO4）
Na2SO4（NaHCO3）．
8．对燃煤烟气和汽车尾气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能减排等目的．汽车尾气脱硝脱碳的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$N2（g）+2CO2（g）△H=a kJ•mol-1．
I、已知2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=b kJ•mol-1；CO的燃烧热△H=c kJ•mol-1．写出消除汽车尾气中NO2的污染时，NO2与CO反应的热化学方程式2NO2（g）+4CO（g）=N2（g）+4CO2（g）△H=a-b+2c kJ•mol-1．
II、一定条件下，在一密闭容器中，用传感器测得该反应在不同时间的NO和CO浓度如表：
时间/s012345
c（NO）/mol•L-11.000.80.640.550.50.5
c（CO）/mol•L-13.503.303.143.053.003.00
（1）在恒容密闭容器中充入CO、NO气体，如图3图象正确且能说明反应达到平衡状态的是AD

（2）前2s内的平均反应速率υ（N2）=0.09mol/（L•s）（保留两位小数，下同）；此温度下，该反应的平衡常数为0.03mol•L-1．
（3）采用低温臭氧氧化脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx，获得（NH4）2SO4的稀溶液，
①常温条件下，此溶液的PH=5，则$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=1.7×104（已知该温度下NH3•H2O的Kb=1.7×10-5）

②向此溶液中再加入少量 （NH4）2SO4固体，$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$的值将变大（填“变大”、“不变”或“变小”）
（4）设计如图1装置模拟传感器测定CO与 NO反应原理．
①铂电极为正极（填“正极”或“负极”）．
②负极电极反应式为CO+O2--2e-=CO2
III、如图2所示，无摩擦、无质量的活塞1、2将反应器隔成甲、乙两部分，在25℃和101kPa下实现平衡时，各部分体积分别为V甲、V乙．此时若去掉活塞1，不引起活塞2的移动．则x=1.5，V甲：V乙=3：1．
5．铜、硫的单质及其化合物在生产、生活中应用广泛，辉铜矿（主要成分是Cu2S）是冶炼铜和制硫酸的重要原料．
（1）已知：①2Cu2S（s）+3O2（g）=2Cu2O（s）+2SO2（g）△H=-768.2kJ•mol-1
②2Cu2O（s）+Cu2S（s）=6Cu（s）+SO2（g）△H=+116.0kJ•mol-1
则Cu2S（s）+O2（g）=2Cu（s）+SO2（g）△H=-217.4kJ/mol．
（2）已知25℃时，KSP（BaSO4）=1.1×1010，向仅含0.1mol•L-1 Ba（OH）2的废液中加入等体积0.12mol•L-1硫酸，充分搅拌后过滤，滤液中c（Ba2+）=1.1×10-8 mol/L
（3）上述冶炼过程中会产生大量的SO2，回收处理SO2，不仅能防止环境污染，而且能变害为宝，回收处理的方法之一是先将SO2转化为SO3，然后再转化为H2SO4．
①450℃时，某恒容密闭容器中存在反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H＜0，下列事实能表明该反应达到平衡的是D．
A．容器内气体密度不变 
B．O2、SO2的消耗速率之比为1：2 
C．n（SO2）：n（O2）：n（SO3）=2：1：2 
D．容器内压强不再发生变化
②450℃、0.1MPa下，将2.0molSO2和1.0molO2置于5L密闭容器中开始反应，保持温度和容器体积不变，SO2的转化率（α）随着时间（t）的变化如图1所示，则该温度下反应的平衡常数K=4050．若维持其他条件不变，使反应开始时的温度升高到500℃，请在图1中画出反应开始到平衡时SO2转化率的变化图象．
（4）已知CuCl2溶液中，铜元素的存在形式与c（Cl-）的相对大小有关，具体情况如图2所示（分布分数是指平衡体系中含铜微粒物质的量占铜元素总物质的量的百分比）
 ①若溶液中含铜微粒的总浓度为amol•L-1，则X点对应的c（CuCl+）=0.56amol/L（用含a的代数式表示）．
②向c（Cl-）=1mol•L-1的氯化铜溶液中滴入少量AgNO3溶液，则浓度最大的含铜微粒发生反应的离子方程式为CuCl++Ag+=AgCl↓+Cu2+．
12．氮和硫的氧化物有多种，其中SO2和NOx都是大气污染物，对它们的研究有助于空气的净化．
（1）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）+NaCl（s）?NaNO3（s）+ClNO（g）K1△H1＜0（Ⅰ）
2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g）   K2△H2＜0  （Ⅱ）
则4NO2（g）+2NaCl（s）?2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$（用K1、K2表示）．
（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应（Ⅱ）达到平衡．测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，NO的转化率α1=75%．其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2＞α1（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题．NO2尾气常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和NaNO2．已知NO2-的水解常数Kh=2×10-11 mol•L-1，常温下某NaNO2和HNO2混合
溶液的pH为5，则混合溶液中c（NO2-）和c（HNO2）的比值为50．
（4）利用如图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2．阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+
（5）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3．25℃时，将amolNH4NO3溶于水，向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将逆向（填”正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为
$\frac{a}{200b}$mol•L-1．（NH3•H2O的电离平衡常数取Kb=2X10-5mol•L-1）
2．甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料．工业上利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H
②CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-58kJ•mol-1
③CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）△H3=+41kJ•mol-1
回答下列问题：
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：
 化学键 H═H C═O C≡O H-O C-H
 F/（kJ•mol-1） 435 343 1076 465 X
则x=413；
（2）若T℃时将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生反应②，测得H2的物质的量随时间变化关系如图中状态I（图中实线）所示．图中数据A（1，6）代表在1min时H2的物质的量是6mol．
①T℃时状态I条件下，0～3min内CH3OH的平均反应速率v=0.28mol/（L•min），平衡常数K=0.5；
②其他条件不变时，仅改变某一条件后测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅱ所示，则改变的条件可能是增大压强；
③其他条件不变，仅改变温度时，测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅲ所示，则状态Ⅲ对应的温度＞（填“＞”、“＜”或“=”）T℃；
④若状态Ⅱ的平衡常数为K2，状态Ⅲ的平衡常数为K3，则K2＞（填“＞”、“＜”或“=”）K3；
⑤一定温度下同，此反应在恒容容器中进行，能判断该反应达到化学平衡依据的是ac．
a．容器中压强不变              b．甲醇和水蒸汽的体积比保持不变
c．v正（H2）=3v逆（CH3OH）      d．2个C═O断裂的同时有6个H-H断裂．
9．物质分子中在同一平面的碳原子数最多有（　　）
A．8B．9C．10D．11
6．甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质，分别由NH4+、Ba2+、Mg2+、H+、OH-、Cl-、HCO3-、SO42-中的不同阳离子和阴离子各一种组成．已知：①将甲溶液分别与其它三种物质的溶液混合，均有白色沉淀生成；②0.1mol•L-1乙溶液中c（H+）＞0.1mol•L-1；③向丙溶液中滴入AgNO3溶液有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成．下列结论不正确的是（　　）
A．甲溶液含有OH-B．乙溶液含有SO42-C．丙溶液含有Cl-D．丁溶液含有Mg2+
7．醋酸是电解质，下列事实能说明醋酸是弱电解质的是（　　）
A．醋酸与水能以任意比互溶B．醋酸溶液能导电
C．醋酸溶液中存在醋酸分子D．醋酸能和碳酸钙反应放出CO2

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