Question

7．氮和硫及其化合物的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題．
（1）已知反應(yīng)I：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），△H=-196.6KJ•mol^-1
反應(yīng)II：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g），△H=-113.0KJ•mol^-1
則SO₂（g）與NO₂（g）反應(yīng)生成SO₃（g）和NO（g）的熱反應(yīng)方程式為SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃（g）△H=-41.8KJ/mol．
（2）①若在絕熱恒容密閉容器中通入一定量的SO₂和O₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，一段時間內(nèi)，正反應(yīng)速率隨時間變化曲線如圖所示，則在a點時，反應(yīng)未達到（填“達到”或“未達到”）平衡狀態(tài)；t₁～t₃時間內(nèi)，v正先增大后減小的主要原因是t1～t2時間內(nèi)，v正增大的主要原因是反應(yīng)放熱導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高；t2～t3時間內(nèi)，v正減小的主要原因是反應(yīng)物濃度減�。�
②若在兩個相同絕熱恒容密閉容器中分別加入A：2molSO₂（g）和1molO₂（g）；B：2molSO₃（g），其它條件相同，發(fā)生反應(yīng)I，達到平衡時，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)：A＜B（填“＞”、“=”、“＜”）．
（3）已知常溫下，H₂S的電離常數(shù)：K₁=1.3×10^-7，K₂=7.1×10^-15，Ksp（H₂S）=4×10^-53，Ksp（Ag₂S）=6.3×10^-50，Ksp（HgS）=1.6×10^-52，則0.1mol/L H₂S溶液的pH約為4（取近似整數(shù)值）；向濃度均為0.001mol•l^-1的AgNO₃和Hg（NO₃）₂混合溶液中通入H₂S氣體，開始生成沉淀的c（S^2-）為1.6×10^-49mol/L．
（4）NH₃催化還原氮氧物技術(shù)（SCR）是目前應(yīng)用廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．現(xiàn)有NO、NO₂的混合氣6L，可用同溫同壓下7L的NH₃恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N₂，則原混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為1：3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)所給的條件反應(yīng)，結(jié)合要求的目標反應(yīng)，將條件反應(yīng)調(diào)整計量數(shù)并做相應(yīng)的加減得目標反應(yīng)，反應(yīng)熱做相應(yīng)的變化即可；
（2）①由題意可知一個反應(yīng)前后體積不變的可逆反應(yīng)，由于容器恒容，因此壓強不影響反應(yīng)速率，所以在本題中只考慮溫度和濃度的影響．結(jié)合圖象可知反應(yīng)速率先增大再減小，因為只要開始反應(yīng)，反應(yīng)物濃度就要降低，反應(yīng)速率應(yīng)該降低，但此時正反應(yīng)卻是升高的，這說明此時溫度的影響是主要的，由于容器是絕熱的，因此只能是放熱反應(yīng)，從而導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高反應(yīng)速率加快；
②根據(jù)溫度對平衡移動的影響以及K的表達式來計算即可；
（3）已知常溫下，H₂S的電離常數(shù)：K₁=1.3×10^-7=$\frac{C（{H}^{+}）C（H{S}^{-}）}{C（{H}_{2}S）}$，并據(jù)pH=-lgc（H⁺）來計算；據(jù)K_sp求算出不同沉淀下的c（S^2-），注意濃度小的先沉淀；
（4）設(shè)出NO的體積為XL，NO₂的體積為YL，則有X+Y=6  ①然后根據(jù)和氨氣反應(yīng)時得失電子數(shù)守恒可有：2X+4Y=7×3  ②將兩式聯(lián)立即可解得．

解答 解：（1）已知：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1 ①
2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g）△H=-113.0kJ•mol^-1   ②
將$\frac{①}{2}$-$\frac{②}{2}$可得：SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H=$\frac{-196.6kJ/mol}{2}$-$\frac{-113kJ/mol}{2}$=-41.8KJ/mol，
故答案為：SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H=-41.8KJ/mol，
（2）①化學(xué)平衡狀態(tài)的標志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，a點對應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達平衡，只要開始反應(yīng)，反應(yīng)物濃度就要降低，反應(yīng)速率應(yīng)該降低，但此時正反應(yīng)卻是升高的，這說明此時溫度的影響是主要的，由于容器是絕熱的，因此只能是放熱反應(yīng)，從而導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高反應(yīng)速率加快；
故答案為：未達到；t1～t2時間內(nèi)，v正增大的主要原因是反應(yīng)放熱導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高；t2～t3時間內(nèi)，v正減小的主要原因是反應(yīng)物濃度減�。�
②加入A：2molSO₂（g）和1molO₂（g）；B：2molSO₃（g），兩種情況的投料是等效的，根據(jù)①的分析，反應(yīng)是放熱的，絕熱容器中，則體系溫度升高，A：2molSO₂（g）和1molO₂（g）此時K減小，B：2molSO₃（g），升高溫度，則K增加，所以A＜B，故答案為：＜；
（3）已知常溫下，H₂S的電離常數(shù)：K₁=1.3×10^-7，根據(jù)K=$\frac{C（{H}^{+}）C（H{S}^{-}）}{C（{H}_{2}S）}$，設(shè)0．lmol/LH₂S溶液的氫離子濃度是x，則$\frac{{x}^{2}}{0.1-x}$=1.3×10^-7，解得x≈10^-4mol/L，故pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-4=4；當Qc=K_sp時開始沉淀，因為K_sp（HgS）=[Hg²⁺]•[S^2-]=[S^2-]×1×10^-3=1.6×10^-52，所以c（S^2-）=1.6×10^-49mol/L，K_sp（Ag₂S）=[Ag⁺]²•[S^2-]=[S^2-]×（1×10^-3）²=6.3×10^-50，所以c（S^2-）=6.3×10^-44mol/L，因為1.6×10^-49mol/L＜6.3×10^-44mol/L，故沉淀時c（S^2-）=1.6×10^-49mol/L，
故答案為：4；1.6×10^-49mol/L；
所以Ksp=c（Mn²⁺）•c（S^2-）=7×10^-12mol•L^-1×0.020mol．L^-1=2.8×10^-13，故答案為：4；2.8×10^-13；（4）設(shè)出NO的體積為XL，NO₂的體積為YL，根據(jù)混合氣體的體積為6L，則有X+Y=6  ①
氨氣反應(yīng)時，NO和NO2得電子，而氨氣失電子，根據(jù)得失電子數(shù)守恒可有：2X+4Y=7×3  ②
將兩式聯(lián)立即可解得X=1.5，Y=4.5，則有X：Y=1：3，
故答案為：1：3．

點評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的計算等，綜合性較強，難度適中．