Question

17．NO₂與SO₂能發(fā)生反應：NO₂+SO₂?SO₃+NO，某研究小組對此進行相關實驗探究．
（1）已知：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
則 NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol．
（2）實驗中，尾氣可以用堿溶液吸收．NaOH溶液吸收N0₂時，發(fā)生的反應為：2NO₂+2OH^-═NO₂^-+NO₃^-+H₂O，反應中形成的化學鍵是共價鍵（填化學鍵的類型）；用NaOH溶液吸收少量SO₂的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（3）在固定體積的密閉容器中，使用某種催化劑，改變原料氣配比[n₀（NO₂）：n₀ （SO₂）]進行多組實驗（各次實驗的溫度可能相同，也可能不同），測定NO₂的平衡轉化率[a（NO₂）]． 部分實驗結果如圖所示：
①當容器內(nèi)d（填標號）不再隨時間的變化而改變時，可以不斷反應達到了化學平衡狀態(tài)．
a．氣體的壓強
b．氣體的平均摩爾質(zhì)量
c．氣體的密度
d．NO₂的體積分數(shù)
②如果要將圖中C點的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點的平衡狀態(tài)，應采取的措施是降低溫度．
③若A點對應實驗中，SO₂（g）的起始濃度為c₀ mol•L^-1，經(jīng)過t min達到平衡狀態(tài)，該時段化學反應速率v（NO₂）=$\frac{{c}_{0}}{5t}$mol•L^-1•min ^-1．
④圖中C、D兩點對應的實驗溫度分別為T_c和T_d，通過計算判斷：：T_c=T_d（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
 ②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
蓋斯定律計算（②-①）×$\frac{1}{2}$得到；
（2）發(fā)生的反應為：2NO₂+2OH^-═NO₂^-+NO₃^-+H₂O，反應中生成亞硝酸根、硝酸根和水，形成的化學鍵是共價鍵；用NaOH溶液吸收少量SO₂反應生成亞硫酸鈉和水；
（3）①反應達到平衡狀態(tài)的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變，以及衍生的各種物理量變量不變；
②如果要將圖中C點的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點的平衡狀態(tài)，平衡轉化率增大，平衡正向進行；
③A．點平衡轉化率為50%，n（NO₂）：n（SO₂）=0.4，反應速率v=$\frac{△c}{△t}$；
④圖中C、D兩點對應的實驗溫度分別為T_c和T_d，C點二氧化氮轉化率為50%，D點二氧化氮轉化率40%，計算CD點對應反應的平衡常數(shù)判斷反應溫度高低．

解答 解：（1）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
 ②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
蓋斯定律計算（②-①）×$\frac{1}{2}$得到 NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，
故答案為：-41.8KJ/mol；
（2）發(fā)生的反應為：2NO₂+2OH^-═NO₂^-+NO₃^-+H₂O，反應中生成亞硝酸根、硝酸根和水，形成的化學鍵是共價鍵；用NaOH溶液吸收少量SO₂反應生成亞硫酸鈉和水，反應的離子方程式為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：共價鍵；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（3）NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，反應為氣體體積不變的放熱反應，
①a．反應前后氣體物質(zhì)的量不變，氣體的壓強始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量不變，氣體的平均摩爾質(zhì)量始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．反應前后氣體質(zhì)量不變，氣體體積不變，氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．NO₂的體積分數(shù)不變是平衡標志，故d正確；
故答案為：d；
②如果要將圖中C點的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點的平衡狀態(tài)，平衡轉化率增大，平衡正向進行，正反應為放熱反應，降低溫度平衡正向進行復核，故答案為：降低溫度；
③A．點平衡轉化率為50%，n（NO₂）：n（SO₂）=0.4，SO₂（g）的起始濃度為c₀ mol•L^-1，NO₂起始濃度c（NO₂）=0.4c₀mol/L，反應的二氧化氮濃度=0.4c₀mol/L×50%=0.2c₀mol/L，
該時段化學反應速率v（NO₂）=$\frac{0.2cmol/L}{tmin}$mol/（L•min）=$\frac{{c}_{0}}{5t}$mol/（L•min），
故答案為：$\frac{{c}_{0}}{5t}$；
④NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，反應為放熱反應，n（NO₂）：n（SO₂）=1，SO₂（g）的起始濃度為c₀ mol•L^-1，c（NO₂）=c₀mol/L，
圖中C、D兩點對應的實驗溫度分別為T_c和T_d，C點二氧化氮轉化率為50%，
                              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol/L）     c₀ c₀   0                    0
變化量（mol/L）   0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀
平衡量（mol/L）  0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀
平衡常數(shù)K=1
D點二氧化氮轉化率40%，n（NO₂）：n（SO₂）=1.5，SO₂（g）的起始濃度為c₀ mol•L^-1，c（NO₂）=1.5c₀mol/L，
                            NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol/L）    1.5c₀ c₀             0                    0
變化量（mol/L）   0.6c₀ 0.6c₀ 0.6c₀ 0.6c₀
平衡量（mol/L）   0.9c₀ 0.4c₀ 0.6c₀ 0.6c₀
平衡常數(shù)K=1
平衡常數(shù)相同說明反應溫度相同，T_c=T_d
故答案為：=．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算、平衡標志、反應速率計算、平衡常數(shù)計算等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．