Question

【題目】燃煤煙氣中含有大量SO2和NO，某科研小組研究SO2和NO的吸收方法。

回答下列問題：

(1)已知SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) △H1=－241.6 kJ· mol－1

NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) △H2=－199.8kJ· mol－1

則反應(yīng)SO3(g)+NO(g) SO2(g)+NO2(g)的△H=________kJ· mol－1

(2)在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入1 molNO和1molO3發(fā)生反應(yīng)NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，2min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。

①若測(cè)得2min內(nèi)v(NO)=0.21 mol· L－1· min－1，則平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α1=________；若其它條件保持不變，在恒壓條件下進(jìn)行，則平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α2________α1(填“>”“<”或“=”)

②保持溫度不變，向2min后的平衡體系中再加入0.3 moNO2和0.04 molNO，此時(shí)平衡將向________(填“正”或“逆”)方向移動(dòng)

③該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如下圖所示，反應(yīng)在t1、t3、t5時(shí)刻均達(dá)到平衡狀態(tài)。t2、t6時(shí)刻都只改變了某一個(gè)條件，則t2時(shí)刻改變的條件是________，t6時(shí)刻改變的條件是________，t4時(shí)刻改變條件后v(正) ________v(逆)(填“>”“<”或“=”)

(3)處理煙氣中SO2也可采用堿液吸收法。已知25℃時(shí)，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7；Ksp(CaSO4)=7.1×10－5。

第1步：用過量的濃氨水吸收SO2，并在空氣中氧化；

第2步：加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O。

①25℃時(shí)，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈________ (填“酸性”“堿性”或“中性”)。

②計(jì)算第2步反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________(列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】+41.8 84％ = 逆 升高溫度(或增大生成物的濃度) 使用催化劑（或增大壓強(qiáng)） > 堿性 1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律解答。

（2）① 根據(jù)三段式解答。

NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，

起始(mol) 1 1 0 0

轉(zhuǎn)化(mol) x x x x

平衡(mol) 1-x 1-x x x

②根據(jù)平衡移動(dòng)原理解答。

③t2時(shí)刻v逆增大，改變的條件是升高溫度或增大生成物的濃度；t6時(shí)刻平衡不移動(dòng)，NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)由于這個(gè)反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，故改變的條件是使用催化劑或增大壓強(qiáng)；由圖象可知，t4時(shí)刻v逆減小，則v(正) >v(逆)。

（3）①由題可知25℃時(shí)，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7，因?yàn)镠2SO3的Ka2=1.0×10－7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10－5的小，所以SO32-水解程度比NH4+的水解程度大，故25℃時(shí)，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈堿性。

②加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O，由于Ksp(CaSO4)= c(Ca2+) c(SO42－)=7.1×10－5，K(NH3·H2O)= c(OH－) c(NH4+)/ c(NH3·H2O)=1.8×10－5，把它們帶入表達(dá)式，平衡常數(shù)K=c2(NH3·H2O)/c(Ca2+) c2(OH－) c2(NH4+) c(SO42－)= c2(NH3·H2O)/ c2(OH－) c2(NH4+)×7.1×10－5=1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5。

(1)①已知SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) △H1=－241.6 kJ· mol－1

②NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) △H2=－199.8kJ· mol－1

②-①得，反應(yīng)SO3(g)+NO(g) SO2(g)+NO2(g)，△H=－199.8kJ· mol－1+241.6 kJ· mol－1=+41.8 kJ· mol－1，故答案為：+41.8。

（2）① NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，

起始(mol) 1 1 0 0

轉(zhuǎn)化(mol) x x x x

平衡(mol )1-x 1-x x x

v(NO)= (x/2L)/ 2min =0.21 mol· L－1· min－1，所以 x=0.84mol，則平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α1=0.84mol÷1mol×100％=84％；NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)由于這個(gè)反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，若其它條件保持不變，在恒壓條件下進(jìn)行，平衡不移動(dòng)，則平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率α2=α1，故答案為：84％；=。

② NO(g)+ O3(g) NO2(g)+ O2(g)，

2min平衡(mol)： 0.16 0.16 0.84 0.84

保持溫度不變，向2min后的平衡體系中再加入0.3 moNO2和0.04 molNO，根據(jù)平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系可知，平衡應(yīng)該向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：逆。

③t2時(shí)刻v逆增大，改變的條件是升高溫度或增大生成物的濃度；t6時(shí)刻平衡不移動(dòng)，NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)由于這個(gè)反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，故改變的條件是使用催化劑或增大壓強(qiáng)；由圖象可知，t4時(shí)刻v逆減小，則v(正) >v(逆),故答案為：升高溫度(或增大生成物的濃度)；使用催化劑（或增大壓強(qiáng)）；>。

（3）①由題可知25℃時(shí)，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7，因?yàn)镠2SO3的Ka2=1.0×10－7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10－5的小，所以SO32-水解程度比NH4+的水解程度大，故25℃時(shí)，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈堿性，故答案為：堿性。

②第2步：加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O，

由于Ksp(CaSO4)= c(Ca2+) c(SO42－)=7.1×10－5，K(NH3·H2O)= c(OH－) c(NH4+)/ c(NH3·H2O)=1.8×10－5，把它們帶入表達(dá)式，平衡常數(shù)K=c2(NH3·H2O)/c(Ca2+) c2(OH－) c2(NH4+) c(SO42－)= c2(NH3·H2O)/ c2(OH－) c2(NH4+)×7.1×10－5=1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5

故答案為：1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5。