Question

5．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）NO₂可用水吸收，相應的化學反應方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
則反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．
一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是b．
a．體系壓強保持不變               b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變      d．每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂
測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數K=$\frac{8}{3}$．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮和水反應生成硝酸和NO氣體；
（2）利用蓋斯定律計算反應熱，得到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，計算平衡時各物質的濃度，可計算平衡常數．

解答 解：（1）二氧化氮和水反應生成硝酸和NO氣體，反應的化學方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，故答案為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（2）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1，利用蓋斯定律將①×$\frac{1}{2}$-②×$\frac{1}{2}$得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
△H=$\frac{1}{2}$×（-196.6kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-113.0kJ•mol^-1）=-41.8kJ•mol^-1，
a．無論是否達到平衡，體系壓強都保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達到平衡狀態，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數之比為1：1，無論是否達到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達到平衡狀態，故c錯誤；
d．物質的量之比等于化學計量數之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態，故d錯誤．
            NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質的體積 a      2a       0       0
轉化物質的體積 x      x        x        x
平衡物質的體積 a-x   2a-x      x        x
平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=$\frac{4}{5}$a，故平衡常數K=$\frac{C（S{O}_{3}）C（NO）}{c（N{O}_{2}）C（S{O}_{2}）}$=$\frac{x{\;}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{\frac{16}{25}a{\;}^{2}}{\frac{1}{5}a×\frac{6}{5}a}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：-41.8；b；$\frac{8}{3}$．

點評 本題以NO₂、SO₂、CO等物質為載體，綜合考查化學平衡移動、蓋斯定律以及平衡常數的計算等問題，側重于學生綜合運用化學知識的能力的考查，題目難度中等．