Question

NO、SO₂是大气污染物但又有着重要用途。

I．已知：N₂ (g) + O₂(g) ＝ 2NO (g)            ΔH₁=180.5kJ·mol⁻¹

C(s) + O₂(g) ＝ CO₂(g)              ΔH₂ = −393.5kJ·mol⁻¹

2C(s) + O₂(g) ＝2CO(g)              ΔH₃ =−221.0kJ·mol⁻¹

（1）某反应的平衡常数表达式为K= ,  此反应的热化学方程式为：_________

（2）向绝热恒容密闭容器中充入等量的NO和CO进行反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是_______（填序号）。

a．容器中的压强不变                          b．2v_正(CO)=v_逆(N₂)

c．气体的平均相对分子质量保持34.2不变       d．该反应平衡常数保持不变

e．NO和CO的体积比保持不变

II．（3）SO₂可用于制Na₂S₂O₃。为探究某浓度的Na₂S₂O₃的化学性质，某同学设计如下实验流程：

用离子方程式表示Na₂S₂O₃溶液具有碱性的原因___________。Na₂S₂O₃与氯水反应的离子方程式是__________。

（4）含SO₂的烟气可用Na₂SO₃溶液吸收。可将吸收液送至电解槽再生后循环使用。再生电解槽如图所示。a电极上含硫微粒放电的反应式为_________________________（任写一个）。离子交换膜______（填标号）为阴离子交换膜。

（5）2SO₃(g)2SO₂(g)+O₂(g)，将一定量的SO₃放入恒容的密闭容器中，测得其平衡转化率随温度变化如图所示。图中a点对应温度下，已知SO₃的起始压强为P₀,该温度下反应的平衡常数K_p= _______（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。在该温度下达到平衡，再向容器中加入等物质的量SO₂和SO₃,平衡将___________（填“向正反应方向”或“向逆反应方向” “不”） 移动。

Answer

2NO（g）+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g) ΔH =-746.5 kJ·mol−1 acd S2O32-＋H2OHS2O3-＋OH- S2O32-＋Cl2＋5H2O＝2 SO42-＋8Cl－＋10H+ HSO3-＋H2O－2e-= SO42-＋3H＋或SO32-＋H2O－2e-= SO42-＋2H＋ c 向逆反应方向移动

【解析】

（1）根据反应的平衡常数的表达式得到反应为：2NO（g）+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，将第一和第三个方程式乘以-1，第二个方程式乘以2，相加得到：2NO（g）+2CO(g)＝N2(g)+2CO2(g) ΔH =-746.5 kJ·mol−1。

（2）恒容下，压强不变就是气体的物质的量不变，该反应是气体物质的量减小的反应，所以压强不变可以证明平衡态，选项a正确。速率比应该等于方程式的系数比，所以v正(CO)= 2v逆(N2)才是正确说法，选项b错误。该反应中所有物质都是气体，所以m总不变，如果平均分子量不变，得到气体的n总不变（），该反应是气体物质的量减小的反应，所以n总不变是平衡态，选项c正确。平衡常数只与温度有关，平衡常数不变就是温度不变，该容器绝热，如果有吸热或者放热温度一定变化，现在温度不变，说明反应达平衡，既没有吸热也没有放热，选项d正确。开始充入的NO和CO是相等的，反应中两者按照1:1进行反应，所以容器中两者恒定相等，选项e错误。

（3）Na2S2O3溶液显碱性的原因一定是硫代硫酸根离子水解，注意水解分步，方程式为：S2O32-＋H2OHS2O3-＋OH-。根据反应过程的图示，加入氯化钡后得到的白色沉淀一定是硫酸钡，说明氯水将硫代硫酸根离子氧化为硫酸根离子，所以反应为：S2O32-＋Cl2＋5H2O＝2 SO42-＋8Cl－＋10H+。

（4）用亚硫酸钠溶液吸收二氧化硫应该得到亚硫酸氢钠溶液，将亚硫酸氢钠溶液（pH=6的吸收液）加入电解槽中。右侧是电解的阴极，可以认为是水电离的氢离子得电子转化为氢气，剩余的氢氧根离子与亚硫酸氢根离子反应得到亚硫酸根离子。左侧是电解的阳极，c为阴离子交换膜，亚硫酸氢根离子透过交换膜进入阳极，在阳极上失电子专户为硫酸根，副产物甲为硫酸。所以阳极反应为：HSO3-＋H2O－2e-= SO42-＋3H＋或SO32-＋H2O－2e-= SO42-＋2H＋（溶液中也有一定量的亚硫酸根）。

（5）假设加入的SO3为2mol，平衡转化率为40%，所以反应的SO3为0.8mol，生成的SO2为0.8mol，O2为0.4mol，达平衡时有：1.2molSO3、0.8molSO2、0.4molO2；恒容下容器的压强比等于气体的物质的量的比，所以平衡时压强为：(1.2+0.8+0.4)P0/2=1.2P0。分压=总压×物质的量分数，所以SO3分压为：(1.2/2.4)×1.2P0=0.6P0；SO2分压为：(0.8/2.4)×1.2P0=0.4P0；O2分压为：(0.4/2.4)×1.2P0=0.2P0；所以KP=。

题目要求判断再加入等物质的量SO2和SO3，平衡的移动方向，因为没有说明加入的量，所以是加入任意量应该得到相同结果，所以可以假设某确定值，带入进行计算。仍然按照上述计算，加入2molSO3平衡时有：1.2molSO3、0.8molSO2、0.4molO2。假设再加入SO2和SO3各自1.2mol，此时物质的量为：2.4molSO3、2molSO2、0.4molO2（一共4.8mol气体）。所以此时压强为4.8P0/2=2.4P0。SO3分压为：(2.4/4.8)×2.4P0=1.2P0；SO2分压为：(2/4.8)×2.4P0=P0；O2分压为：(0.4/4.8)×2.4P0=0.2P0；所以QP=，反应向逆反应方向移动。