Question

17．NO₂与SO₂能发生反应：NO₂+SO₂?SO₃+NO，某研究小组对此进行相关实验探究．
（1）已知：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
 2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
则 NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol．
（2）实验中，尾气可以用碱溶液吸收．NaOH溶液吸收N0₂时，发生的反应为：2NO₂+2OH^-═NO₂^-+NO₃^-+H₂O，反应中形成的化学键是共价键（填化学键的类型）；用NaOH溶液吸收少量SO₂的离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（3）在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n₀（NO₂）：n₀ （SO₂）]进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测定NO₂的平衡转化率[a（NO₂）]． 部分实验结果如图所示：
①当容器内d（填标号）不再随时间的变化而改变时，可以不断反应达到了化学平衡状态．
a．气体的压强
b．气体的平均摩尔质量
c．气体的密度
d．NO₂的体积分数
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是降低温度．
③若A点对应实验中，SO₂（g）的起始浓度为c₀ mol•L^-1，经过t min达到平衡状态，该时段化学反应速率v（NO₂）=$\frac{{c}_{0}}{5t}$mol•L^-1•min ^-1．
④图中C、D两点对应的实验温度分别为T_c和T_d，通过计算判断：：T_c=T_d（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
 ②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
盖斯定律计算（②-①）×$\frac{1}{2}$得到；
（2）发生的反应为：2NO₂+2OH^-═NO₂^-+NO₃^-+H₂O，反应中生成亚硝酸根、硝酸根和水，形成的化学键是共价键；用NaOH溶液吸收少量SO₂反应生成亚硫酸钠和水；
（3）①反应达到平衡状态的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，以及衍生的各种物理量变量不变；
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡转化率增大，平衡正向进行；
③A．点平衡转化率为50%，n（NO₂）：n（SO₂）=0.4，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
④图中C、D两点对应的实验温度分别为T_c和T_d，C点二氧化氮转化率为50%，D点二氧化氮转化率40%，计算CD点对应反应的平衡常数判断反应温度高低．

解答 解：（1）①2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
 ②2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
盖斯定律计算（②-①）×$\frac{1}{2}$得到 NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，
故答案为：-41.8KJ/mol；
（2）发生的反应为：2NO₂+2OH^-═NO₂^-+NO₃^-+H₂O，反应中生成亚硝酸根、硝酸根和水，形成的化学键是共价键；用NaOH溶液吸收少量SO₂反应生成亚硫酸钠和水，反应的离子方程式为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案为：共价键；SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（3）NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，反应为气体体积不变的放热反应，
①a．反应前后气体物质的量不变，气体的压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b．气体质量不变，气体物质的量不变，气体的平均摩尔质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．反应前后气体质量不变，气体体积不变，气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．NO₂的体积分数不变是平衡标志，故d正确；
故答案为：d；
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡转化率增大，平衡正向进行，正反应为放热反应，降低温度平衡正向进行复核，故答案为：降低温度；
③A．点平衡转化率为50%，n（NO₂）：n（SO₂）=0.4，SO₂（g）的起始浓度为c₀ mol•L^-1，NO₂起始浓度c（NO₂）=0.4c₀mol/L，反应的二氧化氮浓度=0.4c₀mol/L×50%=0.2c₀mol/L，
该时段化学反应速率v（NO₂）=$\frac{0.2cmol/L}{tmin}$mol/（L•min）=$\frac{{c}_{0}}{5t}$mol/（L•min），
故答案为：$\frac{{c}_{0}}{5t}$；
④NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8KJ/mol，反应为放热反应，n（NO₂）：n（SO₂）=1，SO₂（g）的起始浓度为c₀ mol•L^-1，c（NO₂）=c₀mol/L，
图中C、D两点对应的实验温度分别为T_c和T_d，C点二氧化氮转化率为50%，
                              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol/L）     c₀ c₀   0                    0
变化量（mol/L）   0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀
平衡量（mol/L）  0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀ 0.5c₀
平衡常数K=1
D点二氧化氮转化率40%，n（NO₂）：n（SO₂）=1.5，SO₂（g）的起始浓度为c₀ mol•L^-1，c（NO₂）=1.5c₀mol/L，
                            NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol/L）    1.5c₀ c₀             0                    0
变化量（mol/L）   0.6c₀ 0.6c₀ 0.6c₀ 0.6c₀
平衡量（mol/L）   0.9c₀ 0.4c₀ 0.6c₀ 0.6c₀
平衡常数K=1
平衡常数相同说明反应温度相同，T_c=T_d
故答案为：=．

点评 本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律计算、平衡标志、反应速率计算、平衡常数计算等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．