Question

（12分）空氣質(zhì)量與我們的健康息息相關(guān)，目前我國通過監(jiān)測6項污染物的質(zhì)量濃度來計算空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），SO2、NO2和CO是其中3項中的污染物。

（1）人們曾經(jīng)使用鉛室法生產(chǎn)硫酸，其主要反應(yīng)為：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)

①若已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝a kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1

則SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＝ kJ·mol－1。

②一定溫度下，向固定體積為2 L的密閉容器中充入SO2和NO2各1 mol，發(fā)生如下反應(yīng)：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)。下列事實中不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是 （選填序號）。

a．體系壓強保持不變

b．混合氣體的顏色保持不變

c．NO的物質(zhì)的量保持不變

d．每生成1 mol SO3的同時消耗1 mol NO2

③測得②中反應(yīng)5 min末到達平衡，此時容器中NO與NO2的體積比為3：1，則這段時間內(nèi)SO2的反應(yīng)速率υ(SO2)＝ ，此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K＝ 。

（2）甲醇日趨成為重要的有機燃料，通常利用CO和H2合成甲醇，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。今在一容積可變的密閉容器中，充有10 mol CO和20 mol H2，用于合成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（P）的關(guān)系如圖所示：

①上述合成甲醇的反應(yīng)為 反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為 。

Answer 1

（12分，每空2分）

（1） ①a-b/2 ②ad ③0.075 mol／(L·min) ；9

（2） ①放熱 ②KA＝KB＞KC

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律，將2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝a kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1相減后除以2，可得SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＝（a-b）/2kJ/mol；

②a、容器的體積固定，該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng)，所以容器的壓強一直不變，不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確；b、二氧化氮是紅棕色氣體，達到平衡狀態(tài)時，氣體的顏色不再變化，能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；c、根據(jù)平衡狀態(tài)的定義，達到平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量均保持不變，能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；d、每生成1 mol SO3的同時消耗1 mol NO2都表示正反應(yīng)的速率，所以不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確，答案選ad；

③恒溫恒容條件下，氣體的體積之比也是氣體的物質(zhì)的量之比，平衡時容器中NO與NO2的物質(zhì)的量比為3：1，根據(jù)N元素守恒，說明平衡時NO2的物質(zhì)的量是1/(1+3)mol=0.25mol，NO的物質(zhì)的量是0.75mol，SO2與NO2的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中系數(shù)之比，所以平衡時二氧化硫的物質(zhì)的量也是0.25mol，則υ(SO2)＝（1-0.25）mol/2L/5min=0.075 mol／(L·min)；根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式，二氧化氮與二氧化硫的平衡濃度均是0.25mol/2L=0.125mol/L，NO與三氧化硫的濃度都是0.75mol/2L=0.275mol/L，所以此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K＝0.3752/0.1252=9；

（2）①根據(jù)圖像可知，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明溫度升高，平衡逆向移動，所以合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②A與B點的溫度相同，所以平衡常數(shù)相等；合成甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)減小，C點的溫度高于A、B點，所以C點的平衡常數(shù)小，則A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為KA＝KB＞KC。

考點：考查蓋斯定律的應(yīng)用，反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的計算，化學(xué)平衡的移動的判斷，化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系判斷