Question

18．C、N、S是重要的非金屬元素，按要求回答下列問題：
（l）煙道氣中含有的CO和SO₂是重要的污染物，可在催化劑作用下將它們轉化為S（s）和CO₂，此反應的熱化學式為2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270KJ•mol^-1．已知：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1；S（s）+O₂=SO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1
（2）向甲、乙兩個均為lL的密閉容器中，分別充入5mol SO₂和3molO₂，發生反應：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）口H＜0．甲容器在溫度為Tl的條件下反應，達到平衡時SO₃的物質的量為牛4.5mol；乙容器在溫度為T2的條件下反應，達到平衡時SO₃的物質的量為4.6mol．
則T₁＞T．₂（填“＞”或“＜），甲容器中反應的平衡常數K=108L•mol^-1
（3）如圖1所示，A是恒容的密閉容器，B是一個體積可變的充氣氣囊．保持恒溫，關閉K₂，分別將1mol N₂和3mol H₂通過K₁、K₃充入A、B中，發生的反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），起始時A、B的體積相同均為a L．

①圖2中正確，且既能說明A容器中反應達到平衡狀態，又能說明B容器中反應達到平衡狀態的是d．
②容器A中反應到達平衡時所需時間t s，達到平衡后容器的壓強變為原來的5/6，則平均反應速率v（H₂）=$\frac{1}{at}$mol•L^-1•S^-1．（用a、t的代數式表示）
③達到平衡后，NH₃的體積分數：甲容器＜乙容器（填“＞”、“＜”或”一）

Answer 1

分析 （1）已知①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ•mol^-1
根據蓋斯定律將方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），然后計算反應熱；
（2）該反應為放熱反應，溫度越高，生成的SO₃越少；先利用三段式求出平衡時各物質的濃度，再根據K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$計算；
（3）①化學反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發生變化，由此衍生的一些物理量不發生變化，以此進行判斷；
②已知反應為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），通入1mol N₂和3mol H₂，達到平衡后容器的壓強變為原來的5/6，根據壓強之比等于物質的量比結合三段式計算；
③甲容器為恒容容器，乙為恒壓容器，達到平衡相當于甲容器在乙容器基礎上減壓，平衡逆向進行．

解答 解：（1）①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ•mol^-1
將方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=（-283.0KJ•mol^-1）×2-（-296.0KJ•mol^-1）=-270KJ•mol^-1，
所以熱化學反應方程式為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270KJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270KJ•mol^-1；
（2）該反應為放熱反應，溫度越高，生成的SO₃越少，達到平衡時甲容器中生成的三氧化硫的物質的量少，則甲容器的溫度高，即T₁＞T₂；
2SO₂ （g）+O₂ （g）?2SO₃（g）
起始（mol/L）：5 3 0
轉化（mol/L）：x 0.5x x
平衡（mol/L）：5-x 3-0.5x x
達到平衡時SO₃的物質的量為4.5mol，則x=4.5mol/L，所以K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{4．{5}^{2}}{0．{5}^{2}×0.75}$=108L•mol^-1；
故答案為：＞；108L•mol^-1；
（3）①a．密度=$\frac{總質量}{體積}$，總質量一定，A中體積不變，故密度不變，所以不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；
b．恒溫條件下，平衡常數保持不變，則不能說明反應達到平衡狀態，故b錯誤；
c．都是正反應速率，不能說明反應達到平衡狀態，故c錯誤；
d．N₂的轉化率先增大，后保持不變，說明反應達到平衡狀態，與圖象相符，故d正確；
故答案為：d；
②N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：1      3         0
轉化（mol）：x      3x       2x
平衡（mol）：1-x   3-3x      2x
達到平衡后容器的壓強變為原來的$\frac{5}{6}$，則$\frac{4-2x}{4}$=$\frac{5}{6}$，解得x=$\frac{1}{3}$，
v（H₂）=$\frac{\frac{1mol}{aL}}{ts}$=$\frac{1}{at}$mol•L^-1•S^-1；
故答案為：$\frac{1}{at}$mol•L^-1•S^-1；
③甲容器為恒容容器，乙為恒壓容器，達到平衡相當于甲容器在乙容器基礎上減壓，平衡逆向進行，使氨氣體積分數減小故NH₃的體積分數甲容器＜乙容器，
故答案為：＜．

點評 本題考查較綜合，涉及平衡常數計算、反應速率計算、平衡狀態判斷、弱電解質的電離等知識點，這些都是高考高頻點，側重考查學生分析、計算及知識運用能力，注意只有反應前后改變的物理量才能作為平衡狀態的判斷依據，注意化學平衡常數計算中用物質濃度而不是物質的量計算，這些都是易錯點，題目難度中等．