Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（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
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的△H=

=-41.8

kJ?mol^-1．
（2）一定條件下，將1molNO₂與2molSO₂置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

b

．
a．體系壓強(qiáng)保持不變     b．混合氣體顏色保持不變    c．體系氣體密度不變了
d．每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂         e．SO₂和NO的體積比保持不變
測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

2.7

；NO₂的轉(zhuǎn)化率=

80%

．
（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）．
①該反應(yīng)在40℃和60℃時(shí)的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，若K₁大于K₂，則該反應(yīng)為

放熱

反應(yīng)．（填“放熱”或“吸熱”）
②該反應(yīng)的焓變?yōu)椤鱄，活化能為E₀，下列能量關(guān)系圖（圖1）合理的是

B

．
（4）某溫度時(shí)，根據(jù)的H₂濃度隨時(shí)間的變化曲線，請(qǐng)?jiān)谕�一圖（圖2）中繪出CH₂OH濃度隨時(shí)間的變化曲線．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各成分難度保持不變分析選項(xiàng)；依據(jù)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率概念分析計(jì)算得到；
（3）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)越大，平衡正向進(jìn)行，溫度越高平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
②分析判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物，焓變是反應(yīng)物和生成物之間的能量差值與變化過(guò)程無(wú)關(guān)；
（4）某溫度時(shí)，根據(jù)H₂濃度隨時(shí)間的變化曲線，氫氣濃度減小到平衡不變，甲醇濃度增大到平衡不變，依據(jù)物質(zhì)的量的變化繪出CH₂OH濃度隨時(shí)間的變化曲線．

解答：解：（1）①2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律

①-②

2

得到熱化學(xué)方程式為：NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol；
故答案為：-41.8；
（2）a．反應(yīng)前后氣體體積不變，反應(yīng)過(guò)程中體系壓強(qiáng)始終保持不變，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a錯(cuò)誤；
b．平衡體系中二氧化氮?dú)怏w是紅棕色氣體，混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明二氧化氮濃度不變，證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b正確；
c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，體積不變，反應(yīng)過(guò)程中體系的氣體密度不變，所以體系氣體密度不變不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c錯(cuò)誤；
d．每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂．說(shuō)明反應(yīng)逆向進(jìn)行，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故d錯(cuò)誤；
e．SO₃和NO的體積之比保持不變，在反應(yīng)過(guò)程中始終是1：1，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故e錯(cuò)誤；
故選b．
一定條件下，將1molNO₂與2molSO₂置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol；測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，設(shè)二氧化氮消耗物質(zhì)的量為x；
             NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol） 1        2         0       0
變化量（mol） x       x          x       x
平衡量（mol）1-x      2-x        x       x
（1-x）：（2-x）=1：6
x=0.8mol，設(shè)容器體積為1L，平衡濃度c（NO₂）=0.2mol/L，c（SO₂）=1.2mol/L，c（SO）=0.8mol/L，c（NO）=0.8mol/L；
則平衡常數(shù)K

c(SO3)c(NO)

c(NO2)c(SO2)

=

0.8×0.8

0.2×1.2

=2.7；
二氧化氮的轉(zhuǎn)化率=

0.8mol

1mol

×100%=80%
故答案為：b；2.7；80%；
（3）反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
①該反應(yīng)在40℃和60℃時(shí)的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，若K₁大于K₂，說(shuō)明溫度升高平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
故答案為：放熱；
②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物，焓變是反應(yīng)物和生成物之間的能量差值；
A、反應(yīng)物能量低于生成物反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B、反應(yīng)物能量高于生成物是放熱反應(yīng)，焓變符合，活化能是正反應(yīng)的活化能，故B正確；
C、反應(yīng)物能量高于生成物是放熱反應(yīng)，焓變符合，活化能不是正反應(yīng)的活化能，故C錯(cuò)誤；
D、反應(yīng)物能量低于生成物反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B；
（4）某溫度時(shí)，根據(jù)圖象中的H₂濃度隨時(shí)間的變化曲線，氫氣濃度減小到平衡不變，甲醇濃度增大到平衡不變，依據(jù)氫氣的濃度和化學(xué)方程式計(jì)算甲醇濃度的增加描點(diǎn)畫(huà)出圖象，（0.01，0.02）（0.02，0.04）（0.03，0.06），（0.04，0.08）繪出CH₂OH濃度隨時(shí)間的變化曲線為：；故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素的分析判斷，化學(xué)平衡的計(jì)算應(yīng)用，圖象分析繪制，題目難度中等．