Question

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節能減排政策，是應對全球氣候問題、建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。化工行業的發展必須符合國家節能減排的總體要求。試運用所學知識，解決下列問題：

（1）已知某反應的平衡表達式為：

它所對應的化學反應為：                                

（2）已知在一定溫度下，

C（s）+CO2（g）   2CO（g）平衡常數K₁；  

CO（g）+H2O（g   H2（g）+CO2（g）平衡常數K₂；

C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）  平衡常數K₃；

則K₁、K₂、K₃之間的關系是：                            。

（3）煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時，會發生如下反應：CO(g)+H₂O(g) H₂(g)+CO₂(g)，該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

該反應的正反應方向是        反應（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進行，設起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉化率為：          。

（4）從氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。對反應N₂O₄(g)2NO₂(g)   △H＞0在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是　　　　　　。

A．A、C兩點的反應速率：A＞C

B．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺

C．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C

D．由狀態B到狀態A，可以用加熱的方法

E．A、C兩點的化學平衡常數：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的量濃度從大到小的順序是               。

(6)工業上用Na₂SO₃吸收尾氣中的SO₂，再用右圖裝置電解(惰性電極)NaHSO₃制取H₂SO₄，陽極電極反應式               ，陽極區逸出氣體的成分為         __________(填化學式)。

 

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）平衡常數是在一定條件下的可逆反應中，當達到平衡時生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據平衡常數可以寫出相應的可逆反應。

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

（3）根據表中數據可知隨著溫度的升高，平衡常數逐漸減小，所以正反應是放熱反應。設其轉化率是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）因為正反應是體積增大的、吸熱的可逆反應，所以溫度越高二氧化氮的含量越高，即T₂大于T₁。C點的壓強高于A的，所以C點反應速率大，雖然C點二氧化氮的含量低，但壓強大濃度高，所以C點顏色深。因為B、C2點對應的含量相等，所以其氣體的平均相對分子質量相等。保持壓強不變，加熱溫度升高平衡向正反應方向移動即達到A點。A、C兩點的溫度相同，所以平衡常數相等。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，硝酸銨過量一半，溶液中的溶質是等量的硝酸鈉、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）在電解池中陽極失去電子被氧化，根據溶液中的陰離子的放電順序可知電極反應式為4OH^－-4e^-=2H₂O+O₂↑。產生的氧氣可以將NaHSO₃氧化生成H₂SO₄。因為陽極周圍溶液顯酸性，

所以部分NaHSO₃結合氫離子而放出二氧化硫。