Question

【題目】化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用。

（1）用生物質熱解氣(主要成分為CO、CH4、H2)將SO2在一定條件下還原為單質硫進行煙氣脫硫。已知：

①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ·mol-1

②CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2= + 172.5 kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=- 296.0 kJ·mol-1

CO將SO2 還原為單質硫的熱化學方程式為_____________________________________。

（2）CO可用于合成甲醇，一定溫度下，向體積為2 L的密閉容器中加入CO和H2，發生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，達到平衡后測得各組分的濃度如下：

物質	CO	H2	CH3OH
濃度（mol·L-1）	0.9	1.0	0.6

①反應達到平衡時，CO的轉化率為_______________。

②該反應的平衡常數K=________________。

③恒溫恒容條件下，可以說明反應已達到平衡狀態的是__________(填標號)。

A．v正(CO)=2v逆(H2) B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的平均相對分子質量不變 D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化

④若將容器體積壓縮到1L，則達到新平衡時c(H2)的取值范圍是_____________。

⑤若保持容器體積不變，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH，此時v正__________v逆(填“>”<”或“=”)。

（3）常溫下，HNO2的電離常數Ka=7.1×10-4mol·L-1，NH3·H2O的電離常數Kb=1.7×10-5mol·L-1。0.1mol·L-1NH4NO2溶液中離子濃度由大到小的順序是__________，常溫下NO2-水解反應的平衡常數Kb=__________(保留兩位有效數字)。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H=-270kJ·mol-1 40% L2·mol-2(或0.67L2·mol-2) CD 1mol·L-1<c(H2)<2mol·L-1 = c(NO2-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) 1.4×10-11

【解析】（1）已知反應①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ·mol-1

②CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2= + 172.5 kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=- 296.0 kJ·mol-1

根據蓋斯定律，由①－②－③得反應2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H= △H1－△H2－△H3=-393.5 kJ·mol-1-172.5 kJ·mol-1-（- 296.0 kJ·mol-1）=-270kJ·mol-1；

（2） CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始濃度（mol/L）1.5 2.2 0

改變濃度（mol/L）0.6 1.2 0.6

平衡濃度（mol/L）0.9 1.0 0.6

①反應達到平衡時，CO的轉化率為×100%=40%；②該反應的平衡常數K===L2·mol-2=0.67L2·mol-2)；③A．根據化學反應速率之比等于計量數之比，有2v正(CO)= v正(H2)，若2v正(CO)= v正(H2)= v逆(H2)則正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，但題給的是v正(CO)=2v逆(H2)，選項A錯誤；B．反應在恒容條件下進行，反應物都為氣體，故氣體的總質量不變，容器的體積不變，密度始終保持不變，所以混合氣體的密度不變不能作為反應達到平衡的標志，選項B錯誤； C．根據“變量不變達平衡”該反應正反應為氣體體積縮小的反應，混合氣體的平均相對分子質量是變量，若不變了，證明反應已達平衡狀態，選項C正確；D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化，反應物各濃度保持不變，說明反應已達平衡狀態，選項D正確。答案選CD；④CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，若將容器體積壓縮為1L，各物質濃度應變為原來的2倍，但壓強增大，平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，故氫氣的平衡濃度小于2mol/L，所以氫氣的平衡濃度應1mol/L＜c（H2）＜2mol/L；⑤若保持體積不變，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH，則 各物質濃度為

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

0.9+0.6=1.5 1.0 0.6+0.4=1

Q===K，說明反應達到的平衡和原來的平衡狀態相同，則V正=V逆；（3）常溫下，HNO2的電離常數Ka=7.1×10-4mol·L-1，NH3·H2O的電離常數Kb=1.7×10-5mol·L-1。Ka>Kb，NH4NO2溶液中銨根離子的水解大于亞硝酸根離子的水解，c(NO2-)>c(NH4+)，溶液呈酸性，故0.1mol·L-1NH4NO2溶液中離子濃度由大到小的順序是c(NO2-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)，NO2-水解的離子方程式為NO2-+H2O=HNO2+ OH-，常溫下NO2-水解反應的平衡常數Kb=====1.4×10-11。