Question

【題目】氮和硫的氧化物的綜合利用是目前研究的熱點之一。回答下列問題：

I.NO2可以分解成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種氮的氧化物，，其中還原產(chǎn)物的化學(xué)式可能為___。

II.已知：

i.N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H＝＋180.0 kJ·mol－1

ii.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1

iii.2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) △H＝－113.0 kJ·mol－1

(1)反應(yīng)iV：2NO2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g)的 △H＝__________；該反應(yīng)在密閉容器中達到平衡后，只改變下列條件，一定能使N2的平衡體積分數(shù)增大的是__________(填選項字母)。

A.縮小容器容積 B.再充入SO2 C.降低溫度 D.分離出SO3

(2)T1°C時，容積相等的密閉容器中分別充入NO2和SO2的混合氣體4 mol，發(fā)生反應(yīng)iV。NO2或SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與起始充入的 關(guān)系如圖1所示。

①圖中能表示平衡時a(SO2)與起始充入的關(guān)系的曲線為__________(填“L1”或“L2”)，理由為___________________；

②反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。

(3)向密閉容器中充入一定量SO2和O2，發(fā)生反應(yīng)ii。SO3的平衡體積分數(shù)(φ)與溫度(T)和壓強(p)的關(guān)系如圖2所示。

①p1、p2、p3由大到小的順序為_______________。

②P.Q兩點對應(yīng)狀態(tài)下，單位體積內(nèi)反應(yīng)物活化分子數(shù)目：P__________Q(填“>”、“<”或“＝”)，判斷依據(jù)為____________________________。

Answer 1

【答案】N2O3或NO -263.6 kJ/mol CD L2 隨著起始充入的增大，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大 p1＞p2＞p3 ＞ P點狀態(tài)的壓強更大，溫度更高

【解析】

I．NO2可以分解成兩種含氮氧化物，物質(zhì)的量之比為1：1，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，NO2中氮元素化合價既升高又降低，則其中一種氧化物為N2O5，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得另一種可能為N2O3或NO且在反應(yīng)中作還原劑；

II．(1)已知：i.N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H＝＋180.0 kJ·mol－1

ii.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1

iii.2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) △H＝－113.0 kJ·mol－1

根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)iV= ii-i-iii可得：2NO2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g)的 △H＝-263.6kJ/mol；

反應(yīng)iV 為放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積不變的平衡體系；

A．縮小容器容積，等于增大壓強，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，平衡不移動，N2的平衡體積分數(shù)不變，故A不符合題意；

B．再充入SO2的量無限大時，N2的平衡體積分數(shù)減小，故B不符合題意；

C．降低溫度平衡正反應(yīng)方向移動，N2的平衡體積分數(shù)增大，故C符合題意；

D．分離出SO3，氣體的總物質(zhì)的量減少，平衡向正向移動，N2的物質(zhì)的量增大，從而N2的平衡體積分數(shù)增大，故D符合題意；

答案選CD；

(2)①隨著起始沖入的增大，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故能表示平衡時a(SO2)與起始充入的關(guān)系的曲線為L2；

②當NO2和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率相等時，起始充入的=1，即二者的物質(zhì)的量均為2mol，由圖1可知，此時NO2和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，列“三段式”：

反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝=；

(3)①反應(yīng)ii為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，相同溫度下，壓強越大，O2的平衡體積分數(shù)越大，故p1、p2、p3由大到小的順序為p1＞p2＞p3；

②由圖像及①分析可得，P、Q兩點對應(yīng)狀態(tài)下，P點狀態(tài)的壓強更大，溫度更高，單位體積內(nèi)反應(yīng)物活化分子數(shù)目更多，則P＞Q。