Question

硫及其化合物在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛．
（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中

NO₂

能導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的形成；
目前采用的是在汽車排氣裝置中安裝一個(gè)凈化器，可以有效的將尾氣中的有害氣體轉(zhuǎn)化．
如：CO（g）+NO₂（g）?NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
則用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的3.36L CO還原NO₂至N₂（CO完全反應(yīng)）的整個(gè)過程中放出的熱量為

3(2a+b)

80

kJ（用含有a和b的代數(shù)式表示）．
（2）工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí)，將SO₂氧化為SO₃是關(guān)鍵一步．
①某溫度下，已知2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-196kJ?mol^-1．開始時(shí)在10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和5.0mol O₂（g），5分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，共放出熱量196kJ，該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

2.5mol^-1?L

，用O₂表示的反應(yīng)速率為

0.02mol?L^-1?min^-1

．
②一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO₂和1molO₂，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達(dá)到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是

AE

（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃
D．升高溫度
E．移動(dòng)活塞壓縮氣體
（3）某人設(shè)想以右圖所示裝置用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂的電極的電極反應(yīng)式

SO₂+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺+2e^-

．

Answer 1

分析：（1）從光化學(xué)煙霧的形成原因進(jìn)行分析，主要是汽車尾氣中排放的氮氧化物在大氣中發(fā)生復(fù)雜的變化形成的；催化凈化汽車尾氣是當(dāng)前主要的措施，使有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的3.36L CO還原NO₂至N₂（CO完全反應(yīng)）的整個(gè)過程中放出的熱量，依據(jù)題給熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律進(jìn)行合并消去一氧化碳，計(jì)算得到；
（2）①依據(jù)熱化學(xué)方程式結(jié)合平衡三段式計(jì)算，求的用O₂表示的反應(yīng)速率，利用得到各物質(zhì)的平衡濃度計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
②依據(jù)恒溫恒容和恒溫恒壓條件下的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合影響化學(xué)平衡的因素進(jìn)行分析推斷；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-；

解答：解：（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中氮氧化物是引起光化學(xué)煙霧的原因，故NO₂能導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的形成；
    ①CO（g）+NO₂（g）?NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
    ②2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
①×2+②得到：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2a+b）kJ?mol^-1
標(biāo)準(zhǔn)狀況下的3.36L CO的物質(zhì)的量═

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol；根據(jù)合并得到的熱化學(xué)方程式可以計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)狀況0.15molCO還原NO₂至N₂（CO完全反應(yīng)）的整個(gè)過程中放出的熱量為：

0.15mol×(2a+b)

4

=

3

80

(2a+b)KJ；
故答案為：NO₂；

3(2a+b)

80

；
（2）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-196kJ?mol^-1．開始時(shí)在10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂（g）和5.0mol O₂（g），5分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，共放出熱量196kJ，消耗SO₂的物質(zhì)的量為2mol，根據(jù)化學(xué)平衡列式計(jì)算：
              2SO₂ +O₂?2SO₃，
起始量（mol）  4.0   5.0        0
變化量（mol）  2.0   1.0       2.0
平衡量（mol）  2.0   4.0       2.0
K=

[SO3]2

[SO2]2?[O2]

=

( 2 10 )2

( 2 10 )2× 4 10

=2.5 mol^-1?L；
v（O₂）=

2mol 10L

5min

=0.02 mol?L^-1?min^-1
②A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，則SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大，故A正確；
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂，對平衡移動(dòng)沒有影響，各物質(zhì)的濃度不變，故B錯(cuò)誤；
C．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO₃，處于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，故D錯(cuò)誤；
D．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)分析移動(dòng)，SO₃的濃度減小，故E錯(cuò)誤；
E．移動(dòng)活塞壓縮氣體，體積減小，各物質(zhì)的濃度都增大，故F正確．
故答案為：①2.5 mol^-1?L； 0.02 mol?L^-1?min^-1； ②AE；　
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負(fù)極電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；

點(diǎn)評：本題考查了汽車尾氣的處理和帶來的危害，結(jié)合熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，化學(xué)平衡常數(shù)和速率的基本計(jì)算，影響平衡的因素的分析判斷，原電池原理的應(yīng)用．