Question

二氧化硫和氮氧化物是常用的化工原料，也會(huì)給大氣帶來嚴(yán)重污染，綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一．
（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中

NO₂、SO₂

能導(dǎo)致酸雨的形成；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）
據(jù)此回答：若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.36升CO還原NO₂至N₂（CO完全反應(yīng)）的整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

0.3

mol，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）在火力發(fā)電廠產(chǎn)生的廢氣中含有SO₂、N₂、CO等氣體，為除去SO₂，常用Ca（OH）₂懸濁液洗滌廢氣，為了廢物利用，再通入空氣使反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為石膏（CaSO₄?2H₂O）．寫出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式

SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O、2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O

．
（3）硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃：
2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，SO₂的體積百分含量與體系的總壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：
據(jù)此圖回答下列問題：
①平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，反應(yīng)體系

釋放

（填“吸收”或“釋放”）能量．
②將5molSO₂和7molO₂通入10L密閉容器中，平衡時(shí)體系的總壓強(qiáng)為0.1MPa．該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)等于

32

．

Answer 1

分析：（1）NO₂、SO₂是導(dǎo)致酸雨的主要?dú)怏w．
標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.36升CO的物質(zhì)的量為0.15mol，CO還原NO₂至N₂，自身被氧化為CO₂，碳元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+4價(jià)，轉(zhuǎn)移電子是CO的2倍．
根據(jù)蓋斯定律第一個(gè)熱化學(xué)方程式乘以2與第二熱化學(xué)方程式相加構(gòu)造出目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算；
（2）Ca（OH）₂與SO₂反應(yīng)生成CaSO₃，CaSO₃在水中被氧化生成CaSO₄?2H₂O．
（3）①由圖可知，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，增大壓強(qiáng)，三氧化硫的體積分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)向生成三氧化硫的分析進(jìn)行．
②利用三段式解題法計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度，代入平衡常數(shù)k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

計(jì)算．

解答：解：（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中NO₂、SO₂是導(dǎo)致酸雨的形成主要?dú)怏w．
標(biāo)準(zhǔn)狀況下的3.36L CO的物質(zhì)的量為

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，反應(yīng)中CO還原NO₂至N₂，自身被氧化為CO₂，碳元素化合價(jià)由+2價(jià)升高為+4價(jià)，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15mol×（4-2）=0.3mol．
已知：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）
由蓋斯定律可知，①×2+②得到：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2a+b）kJ?mol^-1．
所以0.15molCO反應(yīng)放出的熱量為

0.15mol

4

×（2a+b）kJ?mol^-1=

3(2a+b)

80

kJ．
故答案為：NO₂、SO₂；0.3；

3(2a+b)

80

．
（2）Ca（OH）₂與SO₂反應(yīng)生成CaSO₃，CaSO₃在水中被氧化生成CaSO₄?2H₂O，
有關(guān)反應(yīng)方程式為：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O．
故答案為：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O．
（3）2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
①由圖可知，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，增大壓強(qiáng)，三氧化硫的體積分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)向生成三氧化硫的分析進(jìn)行，反應(yīng)體系釋放能量．
故答案為：釋放．
②將5molSO₂和7molO₂通入10L密閉容器中，平衡時(shí)體系的總壓強(qiáng)為0.1MPa．
            2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

2SO₃（g）
開始（mol）：5         7            0
變化（mol）：2x        x           2x  
平衡（mol）：5-2x      7-x         2x
所以

5-2x

5-2x+7-x+2x

=10%，解得x=2
所以平衡時(shí)c（SO₃）=

2×2mol

10L

=0.4mol/L，c（SO₂）=

5mol-2×2mol

10L

=0.1mol/L，
c（O₂）=

7mol-2mol

10L

=0.5mol/L
所以平衡常數(shù)k=

0.42

0.12×0.5

=32
故答案為：32

點(diǎn)評(píng)：看出反應(yīng)熱的計(jì)算、平衡計(jì)算、化學(xué)用語等，難度中等，（1）中計(jì)算反應(yīng)熱構(gòu)造出目標(biāo)熱化學(xué)方程式是解題關(guān)鍵．