Question

二氧化硫和氮氧化物是常用的化工原料，也會給大氣帶來嚴重污染，綜合治理其污染是環境化學當前的重要研究內容之一．
（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中______能導致酸雨的形成；目前采用的是在汽車排氣裝置中安裝一個凈化器，可以有效的將尾氣中的有害氣體轉化．如：
CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
據此回答：若用標準狀況下3.36升CO還原NO₂至N₂（CO完全反應）的整個過程中轉移電子的物質的量為______mol，放出的熱量為______kJ（用含有a和b的代數式表示）．
（2）在火力發電廠產生的廢氣中含有SO₂、N₂、CO等氣體，為除去SO₂，常用Ca（OH）₂懸濁液洗滌廢氣，為了廢物利用，再通入空氣使反應產物轉化為石膏．寫出有關的化學反應方程式______．
（3）硫酸工業生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：
2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
某溫度下達到平衡時，SO₂的體積百分含量與體系的總壓強的關系如圖所示：
據此圖回答下列問題：
①平衡狀態由A變到B時，反應體系______（填“吸收”或“釋放”）能量．
②將5molSO₂和7molO₂通入10L密閉容器中，平衡時體系的總壓強為0.1MPa．該反應在該溫度下的平衡常數等于______．

Answer 1

【答案】分析：（1）NO₂、SO₂是導致酸雨的主要氣體．
標準狀況下3.36升CO的物質的量為0.15mol，CO還原NO₂至N₂，自身被氧化為CO₂，碳元素化合價由+2價升高為+4價，轉移電子是CO的2倍．
根據蓋斯定律第一個熱化學方程式乘以2與第二熱化學方程式相加構造出目標熱化學方程式，據此計算；
（2）Ca（OH）₂與SO₂反應生成CaSO₃，CaSO₃在水中被氧化生成CaSO₄?2H₂O．
（3）①由圖可知，平衡狀態由A變到B時，增大壓強，三氧化硫的體積分數增大，反應向生成三氧化硫的分析進行．
②利用三段式解題法計算平衡時各物質的平衡濃度，代入平衡常數k=計算．
解答：解：（1）汽車尾氣中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂氣體，其中NO₂、SO₂是導致酸雨的形成主要氣體．
標準狀況下的3.36L CO的物質的量為=0.15mol，反應中CO還原NO₂至N₂，自身被氧化為CO₂，碳元素化合價由+2價升高為+4價，所以轉移電子的物質的量為0.15mol×（4-2）=0.3mol．
已知：①CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
由蓋斯定律可知，①×2+②得到：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-（2a+b）kJ?mol^-1．
所以0.15molCO反應放出的熱量為×（2a+b）kJ?mol^-1=kJ．
故答案為：NO₂、SO₂；0.3；．
（2）Ca（OH）₂與SO₂反應生成CaSO₃，CaSO₃在水中被氧化生成CaSO₄?2H₂O，
有關反應方程式為：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O，2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O．
故答案為：SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O；2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O．
（3）2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
①由圖可知，平衡狀態由A變到B時，增大壓強，三氧化硫的體積分數增大，反應向生成三氧化硫的分析進行，反應體系釋放能量．
故答案為：釋放．
②將5molSO₂和7molO₂通入10L密閉容器中，平衡時體系的總壓強為0.1MPa．
            2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）
開始（mol）：5         7            0
變化（mol）：2x        x           2x  
平衡（mol）：5-2x      7-x         2x
所以=10%，解得x=2
所以平衡時c（SO₃）==0.4mol/L，c（SO₂）==0.1mol/L，
c（O₂）==0.5mol/L
所以平衡常數k==32
故答案為：32
點評：看出反應熱的計算、平衡計算、化學用語等，難度中等，（1）中計算反應熱構造出目標熱化學方程式是解題關鍵．