Question

7．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）一定温度下，在2L的密闭容器中，SO₂、O₂、SO₃三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，请回答下列问题：
①反应的化学方程式为2SO₂+O₂ $\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₃
②反应开始到10s，用SO₂表示的反应速率为0.08mol/（L•s）
③O₂的平衡转化率为80%
（2）对于反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），当反应达到平衡时，如果反应速率υ（SO₂）为0.05mol•L^-1•min^-1，则υ（O₂）=0.025mol•L^-1•min^-1；υ（SO₃）=0.05mol•L^-1•min^-1．
（3）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=-41.8 kJ•mol^-1．
（4）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2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bd
a、体系压强保持不变                 b、混合气体颜色保持不变
c、SO₃和NO的体积比保持不变  d、每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO．

Answer 1

分析 （1）①由图象可以看出，有SO₂：O₂：SO₃=（2.00mol-0.4mol）：（1.0mol-0.2mol）：1.6mol=2：1：2，化学反应中各物质的物质的量变化量与化学计量数之比呈正比，据此书写化学方程式；
②反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
③氧气转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（2）化学反应中反应速率之比等于化学方程式计量数之比；
（3）①2SO₂（g）+O₂═2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，
②2NO（g）+O₂═2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1．
根据盖斯定律可知：将$\frac{①-②}{2}$计算；
（4）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．

解答 解：（1）①化学反应中各物质的物质的量变化量与化学计量数之比呈正比，由图象可以看出，有SO₂：O₂：SO₃=（2.00mol-0.4mol）：（1.0mol-0.2mol）：1.6mol=2：1：2，
则反应的化学方程式为：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₃，
故答案为：2SO₂+O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO₃；
②ν（SO₂）=$\frac{\frac{2.00mol-0.4mol}{2L}}{10s}$=0.08mol/（L•s），
故答案为：0.08mol/（L•s）；  
③O₂的平衡转化率=$\frac{1.0mol-0.2mol}{1.0mol}$×100%=80%，
故答案为：80%；
（2）对于反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），当反应达到平衡时，如果反应速率υ（SO₂）为0.05mol•L^-1•min^-1，则υ（O₂）=$\frac{1}{2}$υ（SO₂）=0.025 mol•L^-1•min^-1；
υ（SO₃）=υ（SO₂）=0.05 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.025 mol•L^-1•min^-1；0.05 mol•L^-1•min^-1；
（3）已知：①2SO₂（g）+O₂═2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，
②2NO（g）+O₂═2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1．
根据盖斯定律可知：将$\frac{①-②}{2}$可得：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）△H=$\frac{-196.6+113}{2}$=-41.8 kJ•mol^-1，
故答案为：-41.8；   
（4）A、反应前后气体两边的计量数相等，所以体系压强始终不变，故A错误；
B、混合气体颜色保持不变，则二氧化氮的浓度不变，正逆反应速率相等，说明达平衡状态，故B正确；
C、三氧化硫和一氧化氮的体积比始终是1：1，无法判断是否达到了平衡状态，故C错误；
D、每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：bd．

点评 本题考查物质的量随时间的变化曲线、以及化学平衡的计算、盖斯定律的应用和学生的运算能力，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难度中等，注意把握化学方程式的判断方法．