Question

I.(1)氮氧化物、二氧化硫是造成大气污染的主要物质，某科研小组进行如下研究。

写出SO₂(g)与NO₂(g)反应生成SO₃(g)和NO(g)的热化学方程式_______________。

II.(2)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS₂)通过电解转变而成，有关转化如图，阴极反应式为____。

若转化时转移了0.2mol电子，共生成Cu₂S___________mol。

III.(3)T℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，发生反应Fe₂O₃(s)+3C(s)⇌2Fe(s)+3CO(g)ΔH=+489kJ/mol，反应达到平衡后，在t₁时刻改变某条件，逆反应速率v(逆)随时间(t)的变化关系如图所示，则t₁时刻改变的条件可能是(填写字母)____________。

a.保持温度、体积不变，加少量碳粉 b.保持温度、体积不变，增大CO浓度 c.保持温度不变，压缩容器

(4)在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(P总)加入lrnolCO₂与足量的碳，发生反应C(s)+CO₂(g)⇌2CO(g)  ΔH=+172kJ/mol，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。

①650℃时，该反应达平衡后吸收的热量是________。(计算时不考虑温度对ΔH的影响)

②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量按V(CO₂):V(CO)=3:4的混合气体，平衡_____(填:“正向”、“逆向”或“不”)移动。

③925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p为_____(保留三位有效数字)。［气体分压P_分＝气体总压P_总×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作K_p］

Answer

SO2(g)+NO2(g) =SO3(g) +NO(g) ΔH= -41.8kJ/mol 2CuFeS2+2e-+6H+= Cu2S+2Fe2++3H2S ↑ 0.2 bc 43kJ 逆向 23.0P总

【解析】

根据图中信息写出热化学方程式；根据图中信息，阴阳两极上均有硫化亚铜生成；根据平衡常数的表达式进行分析；从图中找出关键信息解决相关的问题。

I.(1)由图中信息可知，①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH= - 113.0kJ/mol，②2SO2(g)+ O2(g)= 2SO2(g) ΔH= -196.6kJ/mol，根据盖斯定律，(②-①)0.5可得SO2(g)+NO2(g) =SO3(g) +NO(g)，则 ΔH=[-196.6kJ/mol-( - 113.0kJ/mol)]0.5= -41.8kJ/mol ，综上所述，SO2(g)与NO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式为SO2(g)+NO2(g) =SO3(g) +NO(g) ΔH= -41.8kJ/mol。

II.(2)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电解转变而成，根据其有关转化示意图并结合电解原理可知，阴极上黄铜矿被还原生成硫化亚铜，阴极的电极反应式为2CuFeS2+2e-+6H+= Cu2S+2Fe2++3H2S ↑。阳极的电极反应式为2Cu-2e-+H2S= Cu2S+2H+。根据电极反应可知，若转化时转移了0.2mol电子，阴极和阳极分别生成0.1mol Cu2S，故共生成0.2mol Cu2S。

III.(3)T℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe2O3和C，发生反应Fe2O3(s)+3C(s)⇌2Fe(s)+3CO(g)ΔH=+489kJ/mol，反应达到平衡后，在t1时刻改变某条件。

a．保持温度、体积不变，加少量碳粉，化学反应速率不变，a不符合题意；

b．保持温度、体积不变，增大CO浓度，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，但是由于该反应的平衡常数K=c3(CO)，温度不变其值不变，故等重新达到平衡后，v(逆)与原平衡相等，b符合题意；

c．保持温度不变，压缩容器，CO浓度增大，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，但是由于该反应的平衡常数K=c3(CO)，温度不变其值不变，故等重新达到平衡后，v(逆)与原平衡相等，c符合题意。

综上所述，t1时刻改变的条件可能是bc。

(4)①由图中信息可知，650℃时，该反应达平衡后，CO在平衡体系中的体积分数为40%，则CO2在平衡体系中的体积分数为60%，两者物质的量之比为2:3。设CO2的变化量为x，则CO的变化量为2x，则有(1mol-x):2x=3:2，解之得，x=0.25mol，则反应中吸收的热量是0.25mol172kJ/mol =43kJ。

②由图中信息可知，T℃时，平衡体系中V(CO2):V(CO)=1:1，若向平衡体系中再充入一定量按V(CO2):V(CO)=3:4的混合气体，则相当于增大生成物浓度，平衡逆向移动。

③由图中信息可知，925℃时，平衡体系中CO和CO2体的积分数分别为96%和4%，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=23.0P总。