Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，研究NxOy、CO、SO2等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。

(1)已知：①NO2+COCO2+NO该反应的平衡常数为K1(下同)，每1mol下列物质分解为气态基态原子吸收的能量分别为

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+179.5kJ/mol K2

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=－112.3kJ/mol K3

写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式_____________________，该热化学方程式的平衡常数K=______________________(用K1、K2、K3表示)

(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。可用NaOH吸收，所得含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于反应后的溶液中，它们的物质的量分数X与溶液pH的关系如图所示。

①测得溶液的pH=8时，溶液中各离子浓度由大到小的顺序是___________。

②向 NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液，溶液中出现浑浊，pH降低，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因________________________。

(3)在一定温度下的恒容容器中，反应2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的部分实验数据如下：

反应时 间/min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
c(N2O) /(mol/L)	0.100	0.090	0.080	0.070	0.060	0.050	0.040	0.030	0.020	0.010	0.000

①在0~40min时段，反应速率v(N2O)为___________mol/(L·min)。

②若N2O起始浓度c0为0.150 mol/L，则反应至30mn时N2O的转化率a=___________。

③不同温度(T)下，N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间)，则T1___________T2(填“>”、“=”或“<”)。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1min时，体系压强p=___________(用p0表示)

Answer 1

【答案】2NO(g) +2CO(g)N2(g) +2CO2(g) △H =-759.8 kJ/mol K12.K3/K2 c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+) 亚硫酸氢根离子存在电离平衡HSO3-H++SO32-，加入氯化钙后，Ca2++SO32-=CaSO3↓，使电离平衡正向移动，氢离子浓度增大，pH减小。 1.0×10-3 20.0% > 1.25p0

【解析】

(1)由已知，反应①的△H=(812+1076-1490-632）kJ/mol=-234kJ/mol，根据盖斯定律，①×2+③-②得：2NO2(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，△H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol；当总反应式相加时，平衡常数相乘，相减时平衡常数相除，成倍时平衡常数为幂，据此判断平衡常数关系；

(2)①由图可得，pH=8时溶液中溶质主要为Na2SO3和NaHSO3，c(SO32-)＞c(HSO3-)，溶液中的主要离子为：Na+、SO32-、HSO3-，次要离子为OH-、H+，据此判断离子浓度大小顺序；

②NaHSO3溶液中HSO3-存在电离平衡HSO3-H++SO32-，加入氯化钙后，Ca2++SO32-=CaSO3↓，使电离平衡正向移动，氢离子浓度增大。

(3) ①V=计算；

②根据△c=V△t，然后根据转化率计算；

③根据温度升高，反应速率加快，半衰期缩短；利用表格数据计算分析。

(1)由已知，反应①的△H=(812+1076-1490-632)kJ/mol=-234kJ/mol，根据盖斯定律，①×2+③-②得：2NO2(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，△H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol，当总反应式相加时平衡常数相乘，相减时平衡常数相除，成倍时平衡常数为幂，所以平衡常数K=；

(2)①由图可得，pH=8时溶液中溶质主要为Na2SO3和NaHSO3，c(SO32-)＞c(HSO3-)，溶液中的主要离子为：Na+、SO32-、HSO3-，次要离子为OH-、H+，离子浓度大小顺序为c(Na+)＞c(SO32-)＞c(HSO3-)＞c(OH-)＞c(H+)；

②NaHSO3溶液中HSO3-存在电离平衡HSO3-H++SO32-，加入氯化钙后，Ca2++SO32-=CaSO3↓，使电离平衡正向移动，氢离子浓度增大，所以pH降低；

(3)①在0~40min时段，△c=(0.100mol/L-0.060mol/L)=0.040mol/L，所以化学反应速率v(N2O)== 1.0×10-3 mol/(L·min)；

②根据①可知化学反应速率为1.0×10-3 mol/(L·min)，则30min内改变的浓度△c=V·△t=1.0×10-3 mol/(L·min) ×30min=0.03mol/L，所以N2O的转化率=20%；

③根据温度升高，反应速率加快，半衰期时间缩短。根据图示可知在压强不变时，半衰期T1<T2，说明温度T1>T2；

根据题干信息可知2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，反应开始时c(N2O)=0.100mol/L，当其浓度减小一半时，物质的浓度：c(N2O)=0.050mol/L，c(N2)=0.050mol/L，c(O2)=0.0250mol/L，此时物质的总浓度=0.050mol/L+0.050mol/L+0.0250mol/L=0.125mol/L，起始时的浓度为0.1mol/L，所以体系压强p=1.25，所以P=1.25P0。