Question

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义．
（1）图1是在101kPa，298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中的能量变化示意图．

已知：已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式：

 

．
（2）将0.20mol N0₂和0.10mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图2所示．
①下列说法正确的是

 

（填序号）．
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N02的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2min内平均反应速率钞（NO）=

 

mol?L^-1?min^-1
③第4min时改变的反应条件为

 

（填“升温’’、“降温’’）．
④计算反应在第6min时的平衡常数K=

 

．若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0.060mol，平衡将

 

移动（填“正向”、“逆向”或“不”）．
（3）有学者想以如图3所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料．其负极反应式为

 

，当有0.25mol SO₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H+的物质的量为

 

mol．

Answer 1

考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据图象写出热化学方程式，结合题干热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（2）①依据化学平衡移动原理，反应的特征分析判断选项中平衡影响因素和反应速率影响因素；
②依据图象数据分析计算；
③图象分析判断4min后反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温改变符合图象变化；
④依据图象读出平衡浓度，结合平衡常数概念计算平衡常数，再加入物质浓度，可以利用浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向；
（3）依据图示可知二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸根，依据电荷守恒写出电极反应，依据电极反应计算通过隔膜的过氢离子．

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
依据图象书写得到热化学方程式③NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=（134-368）KJ/mol=-234KJ/mol；
由盖斯定律②+③-①得到反应的热化学方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol，
故答案为：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-759.8KJ/mol；
（2）图象分析可知反应为：NO₂（g）+CO（g）?NO（g）+CO₂（g）
①a．反应前后气体体积不变，当容器内的压强不发生变化，不能说明该反应达到平衡，故a错误；
b．当向容器中加再充入0.20mol NO时，平衡向逆反应方向移动，K值不变，故b错误；
c．升高温度后，K值减小，说明平衡逆向进行，NO₂的转化率减小，故c正确；
d．向该容器内充入He气，总压增大，气体分压不变，所以反应反应速率不变，故d错误；
故选c；
②产物NO在0～2min时平均反应速率v（NO）=

0.03mol/L

2min

=0.015mol/L?min，故答案为：0.015；
③图象分析可知4min后二氧化氮和一氧化碳浓度增大，一氧化氮和二氧化碳浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温平衡逆向进行，符合图象变化，
故答案为：升温；
④依据图象分析，6min时平衡状态下物质的浓度为c（NO₂）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（NO）=0.02mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，反应的平衡常数依据平衡常数概念计算，NO₂（g）+CO（g）?NO（g）+CO₂（g），K=

0.02×0.02

0.18×0.08

=

1

36

；若保持温度不变，此时再向容器中充入CO、NO各0.060mol，浓度商计算Qc=

0.02×0.08

0.18×0.10

=

4

45

＞K，平衡逆向进行，
故答案为：

1

36

；逆向；
（3）图3所示装置分析，用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料．其负极的反应为二氧化硫失电子生成硫酸根离子的过程，电极反应为：SO₂++2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，当有0.25mol SO₂被吸收，电子转移0.5mol，依据电子守恒分析通过质子（H⁺）交换膜的H⁺的物质的量为0.5mol，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；0.5mol．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，化学平衡影响因素分析，平衡常数计算应用，原电池原理的理解分析，掌握基础是关键，题目难度中等．