Question

【題目】（1）SO2、NOx、CO等氣體和可吸入顆粒物對環境的污染尤其嚴重，為了減少它們對環境的污染，通常采用下列措施進行處理：

已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝＋180 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH2＝－566 kJ·mol－1

可以在汽車的排氣管上安裝一個催化裝置，使汽車尾氣中的CO、NO轉化成無污染的物質，則該反應熱化學方程式為____________________________，該反應自發進行的條件是_________。

（2）通常將SO2經過凈化后，與空氣進行催化氧化可制硫酸。不同溫度下向一恒容密閉容器中通入n(SO2) : n(O2)＝2 : 1[2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)]，測得容器內總壓強與反應時間如圖1所示。

①下列說法不正確的是________；

A．T2＞T1 B．該反應正向是吸熱反應 C．增大壓強一定以使平衡正向移動

D．其他條件不變，向平衡體系中再按物質的量之比為2 : 1充入SO2和O2，達到新的平衡后SO2平衡轉化率增大

②圖中B點的平衡常數Kp＝__________________________（提示：用平衡分壓代替平衡濃度計算，平衡分壓＝總壓×物質的量分數）

③ 在壓強為p1 MPa下，將2.0 mol SO2(g)和1.0 mol O2(g)充入容積為2 L的密閉容器中，反應達到平衡時，測得SO3氣體的體積分數隨溫度的變化曲線如圖所示，請在圖中畫出p2 MPa（p1＜p2 ）時平衡體系中SO3氣體的體積分數隨溫度變化的曲線（表明p2 ）。 ______________

（3）NH4Cl溶液呈酸性的原因（用相應離子方程式表示）______________________________；常溫下，若用pH＝3的鹽酸滴定pH＝11的氨水生成NH4Cl溶液，則用去兩溶液的體積關系：V(鹽酸)________V(氨水)（填“＞”、“＝”或“＜”），滴定終點的判斷：__________________。

Answer 1

【答案】2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746 kJ·mol－1 低溫 BC 2430 MPa－1 NH4＋＋H2ONH3 H2O＋H＋ ＞ 溶液剛好由黃色變為橙色，且半分鐘內不變

【解析】

(1) 根據綠色化學的要求，將汽車尾氣中的CO、NO轉化成無污染的N2和CO2，根據蓋斯定律，將②-①得2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g), ΔH=-566kJ/mol-180kJ/mol=-746kJ/mol，即該反應的熱化學方程式為2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g), ΔH=-746kJ/mol。因為該反應熵減小即ΔS<0，且放熱反應ΔH<0，根據ΔH-TΔS<0時能自發進行，所以該反應自發進行的條件是低溫（即T要小）。

(2) ①A.由圖像可知T1和T2條件下初始壓強相同，達到平衡所用時間T2條件下比T1條件下要少，說明T2條件下的反應速率大于T1條件下的反應速率，所以溫度T2>T1，A項正確；B.由反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)知其正反應氣體分子數目減小，由圖像可知T1和T2條件下初始壓強相同，T1平衡狀態的壓強比T2平衡狀態的壓強小，說明T1平衡向正反應方向進行的程度大，由A項分析知T2>T1，因此由T2變化到T1（即降溫）時平衡向正反應方向移動，根據勒夏特列原理，正反應為放熱反應，B項錯誤；C.因為該反應處于恒容容器中，若通入惰性氣體容器中壓強增大，但平衡沒有移動，C項錯誤；D.其他條件不變，向平衡體系中再按物質的量之比為2 : 1充入SO2和O2，相當于增大氣體的壓強，根據勒夏特列原理平衡將向正反應方向移動，所以達到新的平衡后SO2平衡轉化率增大，D項正確；答案選BC。

②圖中B點達到平衡狀態，其氣體壓強為P平衡=0.7Pa，初始壓強P初始=1.0，假定初始時通入2molSO2和1molO2，平衡時消耗O2為x mol，有下列關系量：

相同溫度（T1）和相同體積時，==，解之得x=0.9mol。所以平衡時SO2為0.2mol，O2為0.1mol，SO3為1.8mol，各組分的物質的量分數分別為、、，T1溫度下平衡常數Kp===2430 MPa-1。

③由反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)可知正反應氣體分子數減小，增大壓強該反應向正反應方向移動，所以溫度相同時SO3的體積分數比P1條件下要大，又因該反應正反應為放熱反應，升溫平衡向逆反應方向移動，故SO3的體積分數隨溫度的升高而減小，由此畫出P2 MPa時平衡體系中SO3氣體的體積分數隨溫度變化的曲線。

(3) NH4Cl屬于強酸弱堿鹽，在水溶液中能發生水解反應，其離子方程式為NH4＋＋H2ONH3 H2O＋H＋。根據反應NH3 H2O+HCl=NH4Cl+H2O可知恰好反應時HCl與NH3 H2O物質的量相等，而pH=3的鹽酸中c(HCl)=10-3mol/L，pH=11的氨水中c(NH3 H2O)>10-3mol/L，根據溶液體積V=可知，消耗鹽酸體積要大于氨水的體積，即V(鹽酸)>V(氨水)。因為鹽酸和氨水恰好中和時溶液呈酸性，選擇甲基橙作指示劑，氨水中甲基橙呈黃色，所以滴定終點的判斷為：溶液剛好由黃色變為橙色，且半分鐘內不變色。