Question

（12分）空气质量与我们的健康息息相关，目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数（AQI），SO2、NO2和CO是其中3项中的污染物。

（1）人们曾经使用铅室法生产硫酸，其主要反应为：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)

①若已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝a kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1

则SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＝ kJ·mol－1。

②一定温度下，向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO2和NO2各1 mol，发生如下反应：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)。下列事实中不能说明该反应达到平衡状态的是 （选填序号）。

a．体系压强保持不变

b．混合气体的颜色保持不变

c．NO的物质的量保持不变

d．每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2

③测得②中反应5 min末到达平衡，此时容器中NO与NO2的体积比为3：1，则这段时间内SO2的反应速率υ(SO2)＝ ，此反应在该温度下的平衡常数K＝ 。

（2）甲醇日趋成为重要的有机燃料，通常利用CO和H2合成甲醇，其反应的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。今在一容积可变的密闭容器中，充有10 mol CO和20 mol H2，用于合成甲醇。CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（P）的关系如图所示：

①上述合成甲醇的反应为 反应（填“放热”或“吸热”）。

②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。

Answer 1

（12分，每空2分）

（1） ①a-b/2 ②ad ③0.075 mol／(L·min) ；9

（2） ①放热 ②KA＝KB＞KC

【解析】

试题分析：（1）①根据盖斯定律，将2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝a kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝b kJ·mol－1相减后除以2，可得SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＝（a-b）/2kJ/mol；

②a、容器的体积固定，该反应是气体的物质的量不变的可逆反应，所以容器的压强一直不变，不能说明该反应达到平衡状态，正确；b、二氧化氮是红棕色气体，达到平衡状态时，气体的颜色不再变化，能说明该反应达到平衡状态，错误；c、根据平衡状态的定义，达到平衡时各物质的物质的量均保持不变，能说明该反应达到平衡状态，错误；d、每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2都表示正反应的速率，所以不能说明反应达到平衡状态，正确，答案选ad；

③恒温恒容条件下，气体的体积之比也是气体的物质的量之比，平衡时容器中NO与NO2的物质的量比为3：1，根据N元素守恒，说明平衡时NO2的物质的量是1/(1+3)mol=0.25mol，NO的物质的量是0.75mol，SO2与NO2的起始物质的量之比等于化学方程式中系数之比，所以平衡时二氧化硫的物质的量也是0.25mol，则υ(SO2)＝（1-0.25）mol/2L/5min=0.075 mol／(L·min)；根据平衡常数的计算公式，二氧化氮与二氧化硫的平衡浓度均是0.25mol/2L=0.125mol/L，NO与三氧化硫的浓度都是0.75mol/2L=0.275mol/L，所以此反应在该温度下的平衡常数K＝0.3752/0.1252=9；

（2）①根据图像可知，随温度升高，CO的转化率降低，说明温度升高，平衡逆向移动，所以合成甲醇的反应为放热反应；

②A与B点的温度相同，所以平衡常数相等；合成甲醇的反应是放热反应，温度升高，平衡常数减小，C点的温度高于A、B点，所以C点的平衡常数小，则A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA＝KB＞KC。

考点：考查盖斯定律的应用，反应速率、平衡常数的计算，化学平衡的移动的判断，化学反应与能量的关系判断