Question

【題目】機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣是目前城市空氣污染的重要原因之一。NO和CO均為汽車(chē)尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) H= -a kJ·mol-1

(1)CO可用于煉鐵，已知：

①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H= + 489.0 kJ/mol

②C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H= + 172.5 kJ/mol

則CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式為_____________________

(2)在一定溫度下，將1.2 mol NO、1.0 mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示。

0~20 min CO2的平均速率v(CO2)=____________，CO的轉(zhuǎn)化率為____________

(3)下列能夠說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是__________

a.該容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變

b.上述反應(yīng)的焓變H不變

c. v(NO)=2v(N2)

d.混合氣體的密度不再變化

(4)若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20 min時(shí)再向容器中充CO、CO2各0.2mol，化學(xué)平衡將_________(填“逆向”“正向”或“不”)移動(dòng)。重新達(dá)到平衡后，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為_________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(5)工業(yè)上用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO3，再氧化為(NH4)2SO4。已知25℃時(shí)，0.05mol/L(NH4)2SO4溶液的pH=a，則c(NH)：c(NH3·H2O)=__________用含a的代數(shù)式表示，已知NH3·H2O的電離常數(shù)為Kb=1.7×10-5)。

Answer 1

【答案】Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol 0.01mol/(L·min) 40% a 逆向 0.28

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

(2)據(jù)圖可知0~20min內(nèi)△c(NO)=0.2mol/L，據(jù)v(NO)=進(jìn)行計(jì)算；CO的轉(zhuǎn)化=進(jìn)行計(jì)算；

(3)反應(yīng)達(dá)到平衡后，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變及由此衍生的其他物理量進(jìn)行分析判斷；

(4)根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)的關(guān)系判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，據(jù)此進(jìn)行分析；

(5)NH3·H2O的電離常數(shù)為Kb==1.7×10-5，pH=a，則可求出c(OH-)，據(jù)此可以計(jì)算出。

(1)已知：①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ/mol ①

C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol ②

由①-②×3，得到熱化學(xué)方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol，

(2)據(jù)圖可知0~20min內(nèi)△c(NO)=0.2mol/L，所以v(NO)==0.01mol/(L·min)，同一反應(yīng)同一同時(shí)不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，所以v(CO2)=v(NO)=0.01mol/(L·min)；△c(NO)=0.2mol/L，則△c(CO)=0.2mol/L，容器體積為2L，所以CO的轉(zhuǎn)化率為=40%；

(3)a．該反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，所以未達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量會(huì)變，容器恒容，則壓強(qiáng)會(huì)變，所以壓強(qiáng)不再改變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，選項(xiàng)a正確；

b．反應(yīng)是否達(dá)到平衡并不影響反應(yīng)的焓變，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；

c．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，但選項(xiàng)中沒(méi)有指明各物質(zhì)的速率是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；

d．反應(yīng)物和生成物均為氣體，所以整個(gè)過(guò)程中氣體的總質(zhì)量不變，容積恒定，則密度一直不變，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；

答案選a；

(4)初始投料為1.2 mol NO、1.0 mol CO，容器體積為2L，則c(NO)=0.6mol/L，c(CO)=0.5mol/L；據(jù)圖可知平衡時(shí)c(NO)=0.6mol/L，△c(NO)=0.2mol/L，根據(jù)方程式可知△c(CO)=0.2mol/L，△c(CO2)=0.2mol/L，△c(N2)=0.1mol/L，所以平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度為c(NO)=0.4mol/L，c(CO)=0.3mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，c(N2)=0.1mol/L，則該溫度下平衡常數(shù)為K=，充CO、CO2各0.2mol后，容器體積為2L，所以c(CO)=0.4mol/L，c(CO2)=0.3mol/L，此時(shí)濃度商為，所以平衡逆向移動(dòng)；溫度不變平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)為0.28；

(5)NH3·H2O的電離常數(shù)為Kb==1.7×10-5，pH=a，則c(OH-)=10a-14mol/L，所以。