Question

氮和硫的氧化物的综合利用是目前研究的热点之一。已知：

i．N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)  △H＝＋180.0 kJ·mol^－1

ii．2SO₂(g)＋O₂(g)＝2SO₃(g)  △H＝－196.6 kJ·mol^－1

iii．2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g)  △H＝－113.0 kJ·mol^－1

(1)反应iV：2NO₂(g)＋2SO₂(g)＝2SO₃(g)＋N₂(g)＋O₂(g)的 △H＝________；该反应在密闭容器中达到平衡后，只改变下列条件，一定能使N₂的平衡体积分数增大的是______(填选项字母)。

A 缩小容器容积     B 再充入SO₂     C 降低温度     D 分离出SO₃

(2)T₁°C时，容积相等的密闭容器中分别充入NO₂和SO₂的混合气体4 mol，发生反应iV。NO₂或SO₂的平衡转化率(a)与起始充入的关系如图1所示。

①图中能表示平衡时a(SO₂)与起始充入的关系的曲线为_____(填“L₁”或“L₂”)。

②反应的平衡常数K＝________。

(3)向密闭容器中充入一定量SO₂和O₂，发生反应ii。SO₃的平衡体积分数(φ)与温度(T)和压强(p)的关系如图2所示。

①P₁、P₂ 、P₃由大到小的顺序为__________。

②P、Q两点对应状态下，单位体积内反应物活化分子数目：P__________Q(填“>”、“<”或“＝”)。

Answer

-263.6kJ•mol-1 CD L2 p1＞p2＞p3 ＞

【解析】

(1)根据盖斯定律计算；使N2的平衡体积分数增大，即使平衡正向移动，据此分析；

(2)①假设NO2的量不变，根据SO2的量与关系的变化结合图像分析；

②结合图示数据，列三段式计算平衡常数K；

(3)向密闭容器中充入一定量SO2和O2，发生反应ii。SO3的平衡体积分数(φ)与温度(T)和压强(p)的关系如图2所示。

①反应ii．2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g)为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，SO3的体积分数增大，据此分析p1、p2 、p3的大到小的顺序；

②P、Q两点对应状态下温度高低对活化分子数的影响分析。

(1) 已知：i．N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180.0 kJ·mol－1

ii．2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1

iii．2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) △H＝－113.0 kJ·mol－1

根据盖斯定律，ii- iii- i=iv，则反应iv：2NO2(g)＋2SO2(g)＝2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g)的 △H＝-263.6 kJ·mol－1；该反应2NO2(g)＋2SO2(g)＝2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g) △H＜0，正反应为气体体积增大的体系，在密闭容器中达到平衡后，只改变下列条件，平衡向正反应移动，能使N2的平衡体积分数增大，

A．缩小容器容积，相当于增大压强，平衡逆向移动，N2的平衡体积分数减小，故A不符合题意；

B．再充入SO2，反应物SO2的浓度增大，能使平衡正向移动，若无限充入SO2，N2的平衡体积分数可能会减小，故B不符合题意；

C．降低温度，反应向放热的方向移动，即向正向移动，N2的平衡体积分数增大，故C符合题意；

D．分离出SO3，生成物的浓度减小，平衡正向移动，N2的平衡体积分数增大，故D符合题意；

答案选CD；

(2)①设SO2的量不变，向体系中加入NO2，反应正向移动，SO2的转化率增大，的比值增大，结合图像分析可得，L2代表a(SO2)，L1代表a(NO2)；

②根据图像所示，M点时，SO2和NO2的转化率相等，都为0.6，根据反应2NO2(g)＋2SO2(g)⇌2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g)可知，SO2和NO2的初始量分别为2mol，设容器的体积为1L，列三段式：

反应的平衡常数K＝=；

(3)①反应ii．2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g)为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，SO3的体积分数增大，结合图像可得p1＞p2＞p3；

②根据图2所示，P、Q两点对应的温度不同，且P点温度高于Q点温度，温度越高，单位体积内反应物活化分子数目越多，则P、Q两点反应物活化分子数目P＞Q。