Question

6．SO₂、NO、NO₂、CO都是污染大氣的有害物質，對其進行回收利用是節能減排的重要課題．
（1）上述四種氣體中直接排入空氣時不會引起酸雨的有CO（填化學式）；
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
O₂（g）+2NO（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
請寫出NO₂ 和SO₂反應生成 SO₃和NO的熱化學方程式：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol
（3）CO可用于合成甲醇，其反應的化學方程式為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），在一容積可變的密閉容器中充有10mol CO和20mol H₂，在催化劑作用下發生反應生成甲醇．CO的平衡轉化率（α）與溫度（T）、壓強（p）的關系如圖所示．
①上述合成甲醇的反應為放熱（填“放熱”或“吸熱”）反應；
②A、B、C三點的平衡常數K_A、K_B、K_C的大小關系為K_A=K_B＞K_C；
③若達到平衡狀態A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態B時容器的體積為2L．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫及氮的氧化物會引起酸雨；
（2）已知：①．2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
②．O₂（g）+2NO（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
根據蓋斯定律，（①-②）÷2可得：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）；
（3）①由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高CO的轉化率減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動；
②溫度不變，化學平衡常數不變，溫度升高平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，A、B兩點溫度相同，二者平衡常數相同；
③根據CO的轉化率計算平衡時A中各組分物質的量，再根據K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$計算平衡常數，A、B兩點溫度相同，二者平衡常數相同，結合B中CO轉化率計算平衡時B中各組分物質的量，再根據平衡常數計算平衡時B容器的容積．

解答 解：（1）二氧化硫及氮的氧化物會引起酸雨，CO不能引起酸雨，故答案為：CO；
（2）已知：①．2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/mol
②．O₂（g）+2NO（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ/mol
根據蓋斯定律，（①-②）÷2可得：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol，
故答案為：SO₂（g）+NO₂（g）=SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol；
（3）①由圖可知，隨溫度升高CO的轉化率減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，故答案為：放熱；
②因B點與A點溫度相同，K不變，對于上述反應溫度升高平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，所以A、B、C三點的平衡常數K_A=K_B＞K_C，
故答案為：K_A=K_B＞K_C；
③T₁時，A點對應的α=0.5，則：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：10     20         0
變化量（mol）：5      10         5
平衡量（mol）：5      10         5
平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{5}{10}}{\frac{5}{10}×（\frac{10}{10}）^{2}}$=1，A、B兩點溫度相同，二者平衡常數相同，
B中平衡時CO轉化率為0.8，則：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：10     20         0
變化量（mol）：8      16         8
平衡量（mol）：2      4          8
設平衡時B容器的容積為VL，則：$\frac{\frac{8}{V}}{\frac{2}{V}×（\frac{4}{V}）^{2}}$=1，解得V=2，
故答案為：2．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡圖象、平衡常數應用、化學平衡影響因素等，掌握化學平衡常數的用途：1、判斷反應進行的程度，2、判斷反應的熱效應，3、判斷反應進行的方向，4、計算轉化率等，難度中等．