Question

【題目】（1）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫。

已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)；ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)；ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1

③S(s)＋O2(g)===SO2(g)；ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1

請(qǐng)寫出CO與SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________________

（2）在2 L固定體積的密閉容器內(nèi)，800℃時(shí)反應(yīng)2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)體系中，n(NO)隨時(shí)間的變化如表：

時(shí)間(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

①寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K＝_______________________。已知：K300℃>K350℃，則該反應(yīng)是______反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

②下圖表示NO2的變化的曲線是__________。用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v＝__________。

③能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。

a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器內(nèi)密度保持不變

④為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是________。

a．及時(shí)分離出NO2氣體 b．適當(dāng)升高溫度

c．增大O2的濃度 d．選擇高效催化劑

Answer 1

【答案】2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g)；ΔH＝－270 kJ·mol－1 放熱 b 1.5×10－3 mol·L－1·s－1 bc c

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律將已知的幾個(gè)熱化學(xué)方程式加合運(yùn)算。

(2)①書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)注意：將生成物濃度的冪之積作分子，反應(yīng)物濃度的冪之積作分母。根據(jù)K300℃>K350℃可知溫度升高平衡常數(shù)減小，生成物濃度減小，平衡逆向移動(dòng)，結(jié)合勒夏特列原理分析。②中坐標(biāo)曲線是濃度隨時(shí)間的變化曲線，要分析出NO2幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)（初始、1s或2s時(shí)刻、平衡時(shí)）的濃度值即可確定NO2的變化曲線。③根據(jù)正、反應(yīng)速率是否相等判斷；或者根據(jù)某一物理量不變分析，如果該物理量在反應(yīng)中一直在變化，該物理量不變可說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。④根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理綜合分析。

(1)根據(jù)蓋斯定律將①-②-③得熱化學(xué)方程式2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g); ΔH=-393.5kJ/mol-172.5kJ/mol-(-296.0kJ/mol)=-270kJ/mol，即所求熱化學(xué)方程式為2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g); ΔH=-270kJ/mol。

(2)由表格數(shù)據(jù)可知：可逆反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在第3s、4s、5s已處于平衡狀態(tài)。①平衡常數(shù)是生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，；當(dāng)K300℃>K350℃，即溫度升高（3000C→3500C）平衡常數(shù)減小，生成物濃度減小反應(yīng)物濃度增大，即平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

②由表格中數(shù)據(jù)知從0~2s內(nèi)NO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為0.02mol-0.008mol=0.012mol，根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系NO~NO2可知0~2s內(nèi)生成NO2物質(zhì)的量為0.012mol，即第2s時(shí)NO2的濃度c(NO2)= =0.006mol/L(因NO2初始濃度為0)，同理平衡時(shí)c（NO2）=0.0065mol/L，從圖像上看只有b曲線符合；0~2s內(nèi)用NO2表示的平均反應(yīng)速率為，用O2表示的平均反應(yīng)速率=1.5×10－3 mol·L－1·s－1。

③a.根據(jù)v(NO2)＝2v(O2)，無法確定該可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率是否相等，無法確定該反應(yīng)是否已達(dá)平衡狀態(tài)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；b.根據(jù)阿伏加德羅定律及其推論知，相同溫度和體積下，任何氣體的壓強(qiáng)與粒子數(shù)成正比，對(duì)于可逆反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)來說反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同，因此在到達(dá)平衡前容器中氣體壓強(qiáng)一直在變化，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，b項(xiàng)正確；c.根據(jù)v逆(NO)＝2v正(O2)，即v逆(NO)：v正(O2)=2:1，不同物質(zhì)表示的正、逆反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，表明此時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，c項(xiàng)正確；d.容器中氣體的總質(zhì)量和容器的體積在反應(yīng)過程中都沒有變化，根據(jù)密度公式，所以反應(yīng)過程中容器內(nèi)密度一直沒有變化，容器內(nèi)密度保持不變，不能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，d項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選bc。

④a.分離出NO2氣體，容器中NO2的濃度減小，反應(yīng)速率減慢，a項(xiàng)錯(cuò)誤；b.升高溫度反應(yīng)速率增大，因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度該平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，b項(xiàng)錯(cuò)誤；c. 增大O2的濃度，反應(yīng)速率增大，根據(jù)勒夏特列原理，增加反應(yīng)物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c項(xiàng)正確；d.使用催化劑可使反應(yīng)速率增大，但平衡不發(fā)生移動(dòng)，d項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選c。