Question

SO₂ 、CO 、NO_x  是对环境影响较大的气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。请回答下列问题：

（1）已知25℃、101kPa时：

2SO₂(g) + O₂(g) 2SO₃(g)   △H₁ = - 197 kJ•mol^-1

H₂O(g) = H₂O(l)   △H₂ = - 44 kJ•mol^-1

2SO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(g) = 2H₂SO₄(l)  △H₃ = - 545 kJ•mol^-1

则SO₃(g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是                                 ；

（2）若反应2H₂（g）+  O₂ （g）═ 2H₂O（g ）,△H=-241.8kJ•mol^-1。根据下表数据， 则x=______ kJ•mol^-1；

化学键	H-H	O═O	O-H
断开1mol化学键所需的能量/kJ	436	x	463

（3）甲醇汽油也是一种新能源清洁燃料。工业上可用CO和H₂制取甲醇，热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)   △H=-90 kJ•mol^-1。某温度下，在两个容积均为1 L的密闭容器中，分别发生该反应：

容器	甲	乙
反应物投入量	1 mol CO (g)和2 mol H2(g)	1 mol CH3OH(g)
平衡时c(CH3OH)	c1	c2
平衡时能量变化	放出54kJ	吸收a kJ

则 c_{1_________} c₂(填“＞”或“＜”或“＝”) ,  a=____________；

（4）氮氧化物都是常见的大气污染物，某温度下氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：

i. 2NO(g)＋Cl₂(g）2ClNO(g)   △H₁ ＜ 0      其平衡常数为K₁

ii. 2NO₂(g)＋NaCl(s) NaNO₃(s)＋ClNO(g)  △H₂ ＜0  其平衡常数为K₂

①现有反应4NO₂(g)＋2NaCl(s) 2NaNO₃(s)＋2NO(g)＋Cl₂(g)， 则此反应的平衡常数K₃＝     （用K₁、K₂表示）；

②为研究不同条件对反应ii的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO₂和足够的NaCl(s)，10min时反应ii达到平衡。测得平衡时NO₂的转化率α₁(NO₂) ＝50%，则10min内υ(ClNO) ＝            ，平衡常数K₂＝             ；若其它条件不变，使反应在恒压条件下进行，平衡时NO₂转化率为α₂(NO₂)，则：α₁(NO₂)         α₂(NO₂)（填“>”“<”或“=”）。

③工业上利用氨还原法除去氮氧化合物，生成两种对环境友好的物质。请以氮氧化合物的通式NO_X写出化学方程式：                       。

Answer

（1）SO3（g）+ H2O（l）═H2S O4（l）△H=- 130 kJ/mol（2分） （2）738.2 （2分）

（3） = ； 36 (各1分)

（4）①K22/ K1 （2分）

②2.5×10－3mol•L-1•min－1 （1分） 10 L/mol （2分，无单位扣一分） <（1分）

③6NOX + 4XNH3 = (3+2X)N2 + 6XH2O （反应条件可以不写，2分）

【解析】

试题分析：（1）①2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H1 = - 197 kJ•mol-1，②H2O(g) = H2O(l)△H2 = - 44 kJ•mol-1，③2SO2(g) + O2(g) + 2H2O(g) = 2H2SO4(l)△H3 = - 545 kJ•mol-1，根据盖斯定律，③×1/2-①×1/2-②得SO3（g）+ H2O（l）═H2S O4（l），△H=△H3×1/2-△H1×1/2-△H2=-130 kJ/mol，则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是SO3（g）+ H2O（l）═H2S O4（l）△H=-130 kJ/mol；

（2）△H=断键吸收的总能量-成键放出的总能量=436×2+ x-463×4=-241.8，x=738.2 kJ•mol-1；

（3）由题意可知，甲乙两容器内的反应为等效平衡，即达平衡时容器内的各组分的物质的量完全相等，则 c1=c2；甲容器内CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90 kJ•mol-1，平衡时放出54kJ的能量，说明CO的转化率为60%，则平衡时CH3OH的物质的量为0.6mol，则乙容器内平衡时CH3OH的物质的量也为0.6mol，所以CH3OH的转化率为40%，则放出的热量为90×40%=36 kJ；

（4）①ⅰ、2NO(g)＋Cl2(g）2ClNO(g) △H1，ⅱ、2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g) △H2，2×ⅱ-ⅰ得4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），则K= K22/ K1；②入0.2mol NO2，平衡时NO2的转化率α1(NO2) ＝50%，根据反应2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)，则平衡时NO2的物质的量为0.1mol，ClNO的物质的量为0.05mol，则υ(ClNO) ＝（0.05/2）÷10=2.5×10－3mol•L-1•min－1；平衡常数K2＝c(ClNO)/c2(NO2)=0.025/0.052=10 L/mol；若其它条件不变，使反应在恒压条件下进行，因为此反应是气体体积减少的反应，则反应2的压强大于反应1的压强，则平衡有利于向右移动，所以平衡时NO的转化率а2 >а1，则：α1(NO2)<α2(NO2)；③工业上利用氨还原法除去氮氧化合物，生成两种对环境友好的物质即生成氮气和水，NOX和氨反应的化学方程式为6NOX +4XNH3 =(3+2X)N2 +6XH2O

考点：热化学方程式，化学平衡的相关计算