Question

研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

(1)已知：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)      ΔH=-l96.6kJ • mol^-1

2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)             ΔH=-113.0kJ • mol^-1

则反应 NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)的   ΔH=______________。

在一定温度下2L的密闭容器中发生该反应，不能判断该反应己经达到化学平衡状态的是________(填字母)。

a. v_正(NO₂)=v_逆(SO₂)    b.密闭容器中NO的体积分数不变

c.密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变    d.密闭容器中混合气体的密度不变

(2)在一定条件下氨气可以合成尿素：2NH₃(g)+CO₂(g) (NH₂)₂CO(s)+H₂O(g)。

①尿素的合成过程分两步进行：

i.2NH₃(g)+CO₂(g)NH₂COONH₄(I)

ii. NH₂COONH₄(I)(NH₂)₂CO(g)+H₂O(g)

ii中尿素的产率与时间的关系如图所示：则P₂_____P₃ (填“>”、“<”或“=”，下同）；下图达到化学平衡状态时刻的是__________，(填“A”“B”“C”）

②将纯净一定量的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH₂COONH₄(s) 2NH₃(g)+CO₂(g)，若保持温度和容器体枳不变，冉充入n(NH₃)：n (CO₂) =2：1，则再次达到平衡时c (NH₃)    ________(填“增大”、“不变”、“变小”)。

(3)在一定条件下焦炭可以还原NO₂，反应为：2NO₂(g)+2C(s) N₂(g)+2CO₂(g)，

①在图中能正确表达N₂的平衡物质的量浓度与压强的关系的是____________(填“a”、“ b”、“ c”）

    

②在恒容的密闭容器下，6molNO₂和足量C发生该反应，测得平衡时NO₂的物质的量与平衡总压的关系如左下图所示：

计算C点时该反应的的压强平衡常数K_p=___________(K_p是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(4)如下图电解装置可将雾霾中的NO、SO₂分别转化为NH₄⁺和SO₄^2-，物质A的化学式为__________，阳极的电极反应式是______________________。

       

Answer

-41.8kJ/mol cd > A 不变 a 2MPa H2SO4 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+

【解析】(1)已知：①2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-l96.6kJ • mol-1

②2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH=-113.0kJ • mol-1

则根据盖斯定律可知(①－②)/2即得到反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的 ΔH=-41.8kJ/mol。

a. v正(NO2)=v逆(SO2)表示正逆反应速率相等，达到平衡状态，a错误；b.密闭容器中NO的体积分数不变说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，b错误；c.反应前后体积不变，质量不变，则密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，c正确；d.反应前后气体质量和容积均不变，因此气体的密度始终不变，则密闭容器中混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，d正确，答案选cd；

(2)①反应ii是气体体积增加的可逆反应，增大压强，平衡向逆反应方向进行，尿素的产率降低，因此P2>P3；平衡时产率不再发生变化，因此图中达到化学平衡状态时刻的是A；②由于该反应的平衡常数K＝c2(NH3)·c(CO2)，温度不变，平衡常数不变，因此保持温度和容器体枳不变，再充入n(NH3)：n (CO2) =2：1，再次达到平衡时c (NH3)不变。

(3)在一定条件下焦炭可以还原NO2，反应为：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)，

①正反应体积增加，增大压强平衡向逆反应方向进行，氮气的浓度减小，但仍然比原平衡时大，所以在图中能正确表达N2的平衡物质的量浓度与压强的关系的是a；②

2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)

起始物质的量：6 0 0

转化物质的量：2x x 2x

平衡物质的量：6-2x x 2x

C点时NO2和CO2浓度相等，则6-2x=2x，解得：x=1.5，C点时NO2和CO2浓度相等，则NO2和CO2的分压也相等，即Kp（NO2）=Kp（CO2），Kp（C）=Kp2(CO2)•Kp(N2)/

Kp2(NO2)=Kp（N2）=10MPa×1.5/7.5=2MPa；

(4)电解装罝可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-，则电解方程式为5SO2+2NO+8H2O（NH4）2SO4+4H2SO4，由电解方程式可知，物质A为硫酸，其的化学式H2SO4； 电解时，阳极上二氧化硫失电子生成硫酸根离子，则阳极的电极反应式是SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。