Question

【題目】C、N、S是重要的非金屬元素，按要求回答下列問(wèn)題：

（1）煙道氣中含有的CO和SO2是重要的污染物，可在催化劑作用下將它們轉(zhuǎn)化為S(s)和CO2，此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________。

已知：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1

S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=－296.0 kJ·mol－1。

（2）向甲、乙兩個(gè)均為1 L的密閉容器中，分別充入5 mol SO2和3 mol O2，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+

O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。甲容器在溫度為T1的條件下反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量為4.5 mol；乙容器在溫度為T2的條件下反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量為4.6 mol。則T1___T2（填“＞”、“＜”），甲容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________________。

（3）如圖所示，A是恒容的密閉容器，B是一個(gè)體積可變的充氣氣囊。保持恒溫，關(guān)閉K2，分別將1 mol N2和3 mol H2通過(guò)K1、K3充入A、B中，發(fā)生的反應(yīng)為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，起始時(shí)A、B的體積相同均為a L。

①下列示意圖既能說(shuō)明A容器中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，又能說(shuō)明B容器中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______。

②容器A中反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)所需時(shí)間t s，達(dá)到平衡后容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的5/6，則平均反應(yīng)速率υ(H2)=___________________________。

（4）將0.1 mol氨氣分別通入1 L pH=1的鹽酸、硫酸和醋酸溶液中，完全反應(yīng)后三溶液中NH4+離子濃度分別為c1、c2、c3，則三者濃度大小的關(guān)系為____________（用“c1、c2、c3和＞、＜、=”表示）。已知醋酸銨溶液呈中性，常溫下CH3COOH的Ka=1×10－5 mol·L－1，求該溫度下NH4Cl的水解常數(shù)K h 為_________。

Answer 1

【答案】2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH= -270 kJ·mol－1 ＞ 108 L·mol－1或108 d 1/at mol·L－1·s－1 c1=c2＜c3 10-9 mol/L或10-9

【解析】

本題考查熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，利用三段式進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，溶液中離子濃度的大小關(guān)系以及鹽類的水解等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，有一定難度。

（1）①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1

②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=－296.0 kJ·mol－1

根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①×2-反應(yīng)②即可，2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-270kJ·mol－1

故答案為：2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-270kJ·mol－1 。

（2）因?yàn)榉磻?yīng)正向?yàn)榉艧�，所以三氧化硫增多，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，溫度降低，選>

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始物質(zhì)的量5 3 0

改變物質(zhì)的量4.5 2.25 4.5

平衡物質(zhì)的量0.5 0.75 4.5

的密閉容器的體積為1 L，根據(jù)方程式計(jì)算得，平衡時(shí)二氧化硫的濃度為0.5mol/L，氧氣的濃度為0.75mol/L，三氧化硫的濃度為4.5molL，所以平衡常數(shù)=4.5×4.5/(0.5×0.5×0.75)=108L·mol－1或108；

故答案為：108 L·mol－1或108。

（3）①a、A中氣體的密度始終不變，而B中的密度隨體積變化而變化，平衡時(shí)不變；

b、反應(yīng)過(guò)程中平衡常數(shù)始終不變，不能說(shuō)明平衡；

c、正反應(yīng)起點(diǎn)最大，所以錯(cuò)誤；

d、氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率逐漸增大，最后不變，說(shuō)明反應(yīng)到平衡。

選d。

② N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始物質(zhì)的量1 3 0

改變物質(zhì)的量x 3x 2x

平衡物質(zhì)的量1-x 3-3x 2x

（1-x+3-3x+2x）/(1+3)=5/6解x=1/3所以氫氣的反應(yīng)速率=1/atmol·L－1·S－1。

故答案為：1/atmol·L－1·S－1。

（4）鹽酸和硫酸完全反應(yīng)，醋酸有剩余，對(duì)銨根離子水解抑制作用，所以在醋酸溶液中銨根離子濃度最大，關(guān)系為c1=c2<c3，因?yàn)榇姿徜@為中性，說(shuō)明醋酸的電離程度=氨水的電離程度，銨鹽的水解平衡常數(shù)=10-14/10-5=10-9；故答案為：10-9 mol/L或10-9 。