Question

實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對(duì)全球氣候問(wèn)題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇。化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國(guó)家節(jié)能減排的總體要求。試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問(wèn)題：

（1）已知某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：

它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)為：                                

（2）已知在一定溫度下，

C（s）+CO2（g）   2CO（g）平衡常數(shù)K₁；  

CO（g）+H2O（g   H2（g）+CO2（g）平衡常數(shù)K₂；

C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）  平衡常數(shù)K₃；

則K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系是：                            。

（3）煤化工通常通過(guò)研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問(wèn)題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H₂O(g) H₂(g)+CO₂(g)，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是        反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為：          。

（4）從氨催化氧化可以制硝酸，此過(guò)程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。對(duì)反應(yīng)N₂O₄(g)2NO₂(g)   △H＞0在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是　　　　　　。

A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C

B．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺

C．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C

D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法

E．A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：A＞C

（5）0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后，溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度從大到小的順序是               。

(6)工業(yè)上用Na₂SO₃吸收尾氣中的SO₂，再用右圖裝置電解(惰性電極)NaHSO₃制取H₂SO₄，陽(yáng)極電極反應(yīng)式               ，陽(yáng)極區(qū)逸出氣體的成分為         __________(填化學(xué)式)。

 

Answer 1

（1）C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）

（2）K3=K1×K2

（3）放熱，75%

（4）D

（5）c（NO₃^-）>c（NH₄⁺）>c（Na⁺）>c（OH^-）> c（H⁺）

    (6) 4OH^－-4e^-=2H₂O+O₂↑       O₂、SO₂

解析:（1）平衡常數(shù)是在一定條件下的可逆反應(yīng)中，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)平衡常數(shù)可以寫出相應(yīng)的可逆反應(yīng)。

（2）根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)①C（s）+CO2（g）   2CO（g）和反應(yīng)②CO（g）+H2O（g   H2（g）+CO2（g）聯(lián)立即①+②得到C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g），所以K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系是K3=K1×K2。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸減小，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。設(shè)其轉(zhuǎn)化率是x，則

CO(g)      +    H₂O(g)     H₂(g)+CO₂(g)

起始濃度（mol/L）                 0.020          0.020          0     0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）                0.020x          0.020x        0.020x  0.020x

平衡濃度（mol/L）             0.020（1－x）     0.020（1－x）   0.020x  0.020x

所以有

解得x＝0.75

（4）因?yàn)檎�反�?yīng)是體積增大的、吸熱的可逆反應(yīng)，所以溫度越高二氧化氮的含量越高，即T₂大于T₁。C點(diǎn)的壓強(qiáng)高于A的，所以C點(diǎn)反應(yīng)速率大，雖然C點(diǎn)二氧化氮的含量低，但壓強(qiáng)大濃度高，所以C點(diǎn)顏色深。因?yàn)锽、C2點(diǎn)對(duì)應(yīng)的含量相等，所以其氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相等。保持壓強(qiáng)不變，加熱溫度升高平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)即達(dá)到A點(diǎn)。A、C兩點(diǎn)的溫度相同，所以平衡常數(shù)相等。答案是D。

（5）0.2mol/L的NaOH與0.4mol/L的硝酸銨溶液等體積混合后，硝酸銨過(guò)量一半，溶液中的溶質(zhì)是等量的硝酸鈉、硝酸銨和一水合氨，氨水的電離程度大于水解程度，溶液顯堿性。

（6）在電解池中陽(yáng)極失去電子被氧化，根據(jù)溶液中的陰離子的放電順序可知電極反應(yīng)式為4OH^－-4e^-=2H₂O+O₂↑。產(chǎn)生的氧氣可以將NaHSO₃氧化生成H₂SO₄。因?yàn)殛?yáng)極周圍溶液顯酸性，

所以部分NaHSO₃結(jié)合氫離子而放出二氧化硫。