Question

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
则反应NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的△H=    kJ?mol^-1．
（2）一定条件下，将1molNO₂与2molSO₂置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是    ．
a．体系压强保持不变     b．混合气体颜色保持不变    c．体系气体密度不变了
d．每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂         e．SO₂和NO的体积比保持不变
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=    ；NO₂的转化率=    ．
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）．
①该反应在40℃和60℃时的平衡常数分别为K₁和K₂，若K₁大于K₂，则该反应为    反应．（填“放热”或“吸热”）
②该反应的焓变为△H，活化能为E，下列能量关系图（图1）合理的是    ．
（4）某温度时，根据的H₂浓度随时间的变化曲线，请在同一图（图2）中绘出CH₂OH浓度随时间的变化曲线．

Answer 1

【答案】分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）平衡标志是正逆反应速率相同，各成分难度保持不变分析选项；依据平衡常数和转化率概念分析计算得到；
（3）①依据平衡常数随温度变化，平衡常数越大，平衡正向进行，温度越高平衡向吸热反应方向进行；
②分析判断反应是放热反应，反应物能量高于生成物，焓变是反应物和生成物之间的能量差值与变化过程无关；
（4）某温度时，根据H₂浓度随时间的变化曲线，氢气浓度减小到平衡不变，甲醇浓度增大到平衡不变，依据物质的量的变化绘出CH₂OH浓度随时间的变化曲线．
解答：解：（1）①2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
依据盖斯定律得到热化学方程式为：NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol；
故答案为：-41.8；
（2）a．反应前后气体体积不变，反应过程中体系压强始终保持不变，不能证明反应达到平衡，故a错误；
b．平衡体系中二氧化氮气体是红棕色气体，混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮浓度不变，证明反应达到平衡，故b正确；
c．反应前后气体质量不变，体积不变，反应过程中体系的气体密度不变，所以体系气体密度不变不能证明反应达到平衡，故c错误；
d．每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂．说明反应逆向进行，不能证明反应达到平衡，故d错误；
e．SO₃和NO的体积之比保持不变，在反应过程中始终是1：1，不能说明反应达到平衡，故e错误；
故选b．
一定条件下，将1molNO₂与2molSO₂置于密闭容器中发生上述反应，NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol；测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，依据化学平衡三段式列式计算，设二氧化氮消耗物质的量为x；
             NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol） 1        2         0       0
变化量（mol） x       x          x       x
平衡量（mol）1-x      2-x        x       x
（1-x）：（2-x）=1：6
x=0.8mol，设容器体积为1L，平衡浓度c（NO₂）=0.2mol/L，c（SO₂）=1.2mol/L，c（SO）=0.8mol/L，c（NO）=0.8mol/L；
则平衡常数K==2.7；
二氧化氮的转化率=×100%=80%
故答案为：b；2.7；80%；
（3）反应方程式为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
①该反应在40℃和60℃时的平衡常数分别为K₁和K₂，若K₁大于K₂，说明温度升高平衡常数减小，平衡逆向进行，正反应是放热反应；
故答案为：放热；
②反应是放热反应，反应物能量高于生成物，焓变是反应物和生成物之间的能量差值；
A、反应物能量低于生成物反应是吸热反应，故A错误；
B、反应物能量高于生成物是放热反应，焓变符合，活化能是正反应的活化能，故B正确；
C、反应物能量高于生成物是放热反应，焓变符合，活化能不是正反应的活化能，故C错误；
D、反应物能量低于生成物反应是吸热反应，故D错误；
故答案为：B；
（4）某温度时，根据图象中的H₂浓度随时间的变化曲线，氢气浓度减小到平衡不变，甲醇浓度增大到平衡不变，依据氢气的浓度和化学方程式计算甲醇浓度的增加描点画出图象，（0.01，0.02）（0.02，0.04）（0.03，0.06），（0.04，0.08）绘出CH₂OH浓度随时间的变化曲线为：；故答案为：．
点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡影响因素的分析判断，化学平衡的计算应用，图象分析绘制，题目难度中等．