Question

【題目】C、N、S是重要的非金屬元素，按要求回答下列問題：

（1）煙道氣中含有的CO和SO2是重要的污染物，可在催化劑作用下將它們轉化為S(s)和CO2，此反應的熱化學方程式為______________________________________________________。

已知：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1

S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=－296.0 kJ·mol－1。

（2）向甲、乙兩個均為1 L的密閉容器中，分別充入5 mol SO2和3 mol O2，發生反應：2SO2(g)+

O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。甲容器在溫度為T1的條件下反應，達到平衡時SO3的物質的量為4.5 mol；乙容器在溫度為T2的條件下反應，達到平衡時SO3的物質的量為4.6 mol。則T1___T2（填“＞”、“＜”），甲容器中反應的平衡常數K=_____________________。

（3）如圖所示，A是恒容的密閉容器，B是一個體積可變的充氣氣囊。保持恒溫，關閉K2，分別將1 mol N2和3 mol H2通過K1、K3充入A、B中，發生的反應為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，起始時A、B的體積相同均為a L。

①下列示意圖既能說明A容器中反應達到平衡狀態，又能說明B容器中反應達到平衡狀態的是______。

②容器A中反應到達平衡時所需時間t s，達到平衡后容器的壓強變為原來的5/6，則平均反應速率υ(H2)=___________________________。

（4）將0.1 mol氨氣分別通入1 L pH=1的鹽酸、硫酸和醋酸溶液中，完全反應后三溶液中NH4+離子濃度分別為c1、c2、c3，則三者濃度大小的關系為____________（用“c1、c2、c3和＞、＜、=”表示）。已知醋酸銨溶液呈中性，常溫下CH3COOH的Ka=1×10－5 mol·L－1，求該溫度下NH4Cl的水解常數K h 為_________。

Answer 1

【答案】2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) ΔH= -270 kJ·mol－1 ＞ 108 L·mol－1或108 d 1/at mol·L－1·s－1 c1=c2＜c3 10-9 mol/L或10-9

【解析】

本題考查熱化學方程式的書寫，利用三段式進行，化學平衡常數的計算，溶液中離子濃度的大小關系以及鹽類的水解等知識，綜合性較強，有一定難度。

（1）①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1

②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=－296.0 kJ·mol－1

根據蓋斯定律，反應①×2-反應②即可，2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-270kJ·mol－1

故答案為：2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-270kJ·mol－1 。

（2）因為反應正向為放熱，所以三氧化硫增多，說明平衡正向移動，溫度降低，選>

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始物質的量5 3 0

改變物質的量4.5 2.25 4.5

平衡物質的量0.5 0.75 4.5

的密閉容器的體積為1 L，根據方程式計算得，平衡時二氧化硫的濃度為0.5mol/L，氧氣的濃度為0.75mol/L，三氧化硫的濃度為4.5molL，所以平衡常數=4.5×4.5/(0.5×0.5×0.75)=108L·mol－1或108；

故答案為：108 L·mol－1或108。

（3）①a、A中氣體的密度始終不變，而B中的密度隨體積變化而變化，平衡時不變；

b、反應過程中平衡常數始終不變，不能說明平衡；

c、正反應起點最大，所以錯誤；

d、氮氣的轉化率逐漸增大，最后不變，說明反應到平衡。

選d。

② N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

起始物質的量1 3 0

改變物質的量x 3x 2x

平衡物質的量1-x 3-3x 2x

（1-x+3-3x+2x）/(1+3)=5/6解x=1/3所以氫氣的反應速率=1/atmol·L－1·S－1。

故答案為：1/atmol·L－1·S－1。

（4）鹽酸和硫酸完全反應，醋酸有剩余，對銨根離子水解抑制作用，所以在醋酸溶液中銨根離子濃度最大，關系為c1=c2<c3，因為醋酸銨為中性，說明醋酸的電離程度=氨水的電離程度，銨鹽的水解平衡常數=10-14/10-5=10-9；故答案為：10-9 mol/L或10-9 。