Question

二氧化硫和氮氧化物是常用的化工原料，也会给大气带来严重污染，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．
（1）汽车尾气中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂气体，其中

NO₂、SO₂

能导致酸雨的形成；目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器，可以有效的将尾气中的有害气体转化．如：
CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
据此回答：若用标准状况下3.36升CO还原NO₂至N₂（CO完全反应）的整个过程中转移电子的物质的量为

0.3

mol，放出的热量为

3(2a+b)

80

kJ（用含有a和b的代数式表示）．
（2）在火力发电厂产生的废气中含有SO₂、N₂、CO等气体，为除去SO₂，常用Ca（OH）₂悬浊液洗涤废气，为了废物利用，再通入空气使反应产物转化为石膏（CaSO₄?2H₂O）．写出有关的化学反应方程式

SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O、2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O

．
（3）硫酸工业生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：
2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
某温度下达到平衡时，SO₂的体积百分含量与体系的总压强的关系如图所示：
据此图回答下列问题：
①平衡状态由A变到B时，反应体系

释放

（填“吸收”或“释放”）能量．
②将5molSO₂和7molO₂通入10L密闭容器中，平衡时体系的总压强为0.1MPa．该反应在该温度下的平衡常数等于

32

．

Answer 1

分析：（1）NO₂、SO₂是导致酸雨的主要气体．
标准状况下3.36升CO的物质的量为0.15mol，CO还原NO₂至N₂，自身被氧化为CO₂，碳元素化合价由+2价升高为+4价，转移电子是CO的2倍．
根据盖斯定律第一个热化学方程式乘以2与第二热化学方程式相加构造出目标热化学方程式，据此计算；
（2）Ca（OH）₂与SO₂反应生成CaSO₃，CaSO₃在水中被氧化生成CaSO₄?2H₂O．
（3）①由图可知，平衡状态由A变到B时，增大压强，三氧化硫的体积分数增大，反应向生成三氧化硫的分析进行．
②利用三段式解题法计算平衡时各物质的平衡浓度，代入平衡常数k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

计算．

解答：解：（1）汽车尾气中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂气体，其中NO₂、SO₂是导致酸雨的形成主要气体．
标准状况下的3.36L CO的物质的量为

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，反应中CO还原NO₂至N₂，自身被氧化为CO₂，碳元素化合价由+2价升高为+4价，所以转移电子的物质的量为0.15mol×（4-2）=0.3mol．
已知：①CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
由盖斯定律可知，①×2+②得到：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2a+b）kJ?mol^-1．
所以0.15molCO反应放出的热量为

0.15mol

4

×（2a+b）kJ?mol^-1=

3(2a+b)

80

kJ．
故答案为：NO₂、SO₂；0.3；

3(2a+b)

80

．
（2）Ca（OH）₂与SO₂反应生成CaSO₃，CaSO₃在水中被氧化生成CaSO₄?2H₂O，
有关反应方程式为：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O．
故答案为：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O．
（3）2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
①由图可知，平衡状态由A变到B时，增大压强，三氧化硫的体积分数增大，反应向生成三氧化硫的分析进行，反应体系释放能量．
故答案为：释放．
②将5molSO₂和7molO₂通入10L密闭容器中，平衡时体系的总压强为0.1MPa．
            2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

2SO₃（g）
开始（mol）：5         7            0
变化（mol）：2x        x           2x  
平衡（mol）：5-2x      7-x         2x
所以

5-2x

5-2x+7-x+2x

=10%，解得x=2
所以平衡时c（SO₃）=

2×2mol

10L

=0.4mol/L，c（SO₂）=

5mol-2×2mol

10L

=0.1mol/L，
c（O₂）=

7mol-2mol

10L

=0.5mol/L
所以平衡常数k=

0.42

0.12×0.5

=32
故答案为：32

点评：看出反应热的计算、平衡计算、化学用语等，难度中等，（1）中计算反应热构造出目标热化学方程式是解题关键．