Question

【題目】氮氧化物、二氧化硫是造成大氣污染的主要物質(zhì)，某科研小組進(jìn)行如下研究。

（1）已知：

寫出SO2(g)與NO2(g)反應(yīng)生成SO3(g)和NO(g)的熱化學(xué)方程式___。

（2）向容積為1L密閉容器中分別充入0.10molNO2和0.15molSO2，在不同溫度下測(cè)定同一時(shí)刻NO2的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果如圖所示。

①a、c兩點(diǎn)反應(yīng)速率大小關(guān)系：υ(a)___υ(c)。（填“>”、“<”或“=”）

②溫度為T2時(shí)從反應(yīng)開(kāi)始經(jīng)過(guò)2min達(dá)到b點(diǎn)，用SO3表示這段時(shí)間的反應(yīng)速率為___，此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為___，若在此溫度下，保持容器的容積不變，再向容器中充入0.20molNO2和0.30molSO2，NO2的轉(zhuǎn)化率___。（填“增大”、“減小”或“不變”）

③NO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小的原因是：___。

（3）常溫下用NaOH溶液吸收SO2，在吸收過(guò)程中，溶液pH隨n(SO32-)∶n(HSO3-)變化關(guān)系如下表：

n(SO32-)∶n(HSO3-)	91∶9	1∶1	9∶91
pH	8.2	7.2	6.2

當(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度由大到小排列順序?yàn)?/span>___。

Answer 1

【答案】SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g) ΔH＝－41.8kJ·mol－1 < 0.025mol·L－1·min－1 0.50 不變 溫度為T2，b點(diǎn)為平衡點(diǎn)，T2以前溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO2轉(zhuǎn)化率增大，T2以后，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小 c(Na+)>c(HSO3－)>c(SO32－)>c(H+)=c(OH－)

【解析】

（1）根據(jù)兩幅圖寫出各自的熱化學(xué)方程式再根據(jù)蓋斯定律書寫出正確的SO2(g)與NO2(g)反應(yīng)生成SO3(g)和NO(g)的熱化學(xué)方程式；

（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越快，由此判斷；

②通過(guò)NO2的轉(zhuǎn)化率計(jì)算轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，再根據(jù)三段法計(jì)算反應(yīng)速率和平衡常數(shù)；在此溫度下，保持容器的容積不變，再向容器中充入0.20molNO2和0.30molSO2，由于溫度不變，平衡常數(shù)不發(fā)生變化，據(jù)此利用三段法進(jìn)一步計(jì)算轉(zhuǎn)化率；

③根據(jù)影響平衡移動(dòng)的因素進(jìn)行分析；

（3）由數(shù)據(jù)可知，溶液中n(SO32-):n(HSO3-)=1:1時(shí)，溶液pH=7.2，且比值越大，溶液堿性越強(qiáng)，因此吸收液呈中性時(shí)，n(SO32-):n(HSO3-)<1:1，且中性時(shí)c(H+)=c(OH-)，結(jié)合電荷守恒可得c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，據(jù)此判斷；

（1）根據(jù)兩圖可知熱化學(xué)方程式為：①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-113.0kJ/mol，②2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH=-196.6kJ/mol，②-①可得：SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g) ΔH＝－41.8kJ·mol－1；

（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越快，所以有υ(a)<υ(c)；

②溫度為T2時(shí)從反應(yīng)開(kāi)始經(jīng)過(guò)2min達(dá)到b點(diǎn),NO2的轉(zhuǎn)化率為50%，設(shè)NO2的轉(zhuǎn)化了x mol/L，

SO2(g) + NO2(g) = SO3(g) + NO(g)

始(mol/L) 0.15 0.1 0 0

轉(zhuǎn)(mol/L) x x x x

平(mol/L) 0.15-x 0.1-x x x

則有：×100%=50%，解得x=0.05，

那么用SO3表示這段時(shí)間的反應(yīng)速率v===0.025mol·L－1·min－1;

K===0.50；

SO2(g) + NO2(g) = SO3(g) + NO(g)

始(mol/L) 0.40 0.25 0.05 0.05

轉(zhuǎn)(mol/L) y y y y

平(mol/L) 0.40-y 0.25-y 0.05+y 0.05+y

由于溫度不變，平衡常數(shù)不發(fā)生變化，則有

K===0.50，解得y=0.125mol/L

NO2的轉(zhuǎn)化率=×100%=50%，轉(zhuǎn)化率不變；

③溫度為T2時(shí)，達(dá)到平衡的點(diǎn)為b點(diǎn)，T2前，溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO2轉(zhuǎn)哈氨氯增大，T2以后，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小。

（3）由數(shù)據(jù)可知，溶液中n(SO32-):n(HSO3-)=1:1時(shí)，溶液pH=7.2，且比值越大，溶液堿性越強(qiáng)，因此吸收液呈中性時(shí)，n(SO32-):n(HSO3-)<1:1，且中性時(shí)c(H+)=c(OH-)，結(jié)合電荷守恒可得c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，因此溶液中c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)>c(OH-)