Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

（1）用生物质热解气(主要成分为CO、CH₄、H₂)将SO₂在一定条件下还原为单质硫进行烟气脱硫。已知：

①C(s)+O₂(g)=CO₂(g) △H₁=-393.5 kJ·mol^-1

②CO₂(g)+C(s)=2CO(g) △H₂= + 172.5 kJ·mol^-1

③S(s)+O₂(g)=SO₂(g) △H₃=- 296.0 kJ·mol^-1

CO将SO₂ 还原为单质硫的热化学方程式为_____________________________________。

（2）CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2 L的密闭容器中加入CO和H₂，发生反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，达到平衡后测得各组分的浓度如下：

物质	CO	H2	CH3OH
浓度（mol·L^-1）	0.9	1.0	0.6

①反应达到平衡时，CO的转化率为_______________。

②该反应的平衡常数K=________________。

③恒温恒容条件下，可以说明反应已达到平衡状态的是__________(填标号)。

A．v_正(CO)=2v_逆(H₂)                            B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变            D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化

④若将容器体积压缩到1L，则达到新平衡时c(H₂)的取值范围是_____________。

⑤若保持容器体积不变，再充入0.6 mol CO 和0.4 mol CH₃OH，此时v_正__________v_逆(填“ >” < ”或“= ”)。

（3）常温下，HNO₂ 的电离常数K_a=7.1×10^-4mol·L^-1，NH₃·H₂O的电离常数K_b=1.7×10^-5mol·L^-1。0.1mol·L^-1NH₄NO₂ 溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________，常温下NO₂^-水解反应的平衡常数K_b=__________(保留两位有效数字)。

Answer

2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H=-270 kJ·mol-1 40% L2·mol-2(或0.67 L2·mol-2) CD 1mol·L- 1c(NH4+)>c(H+ )>c(OH- ) 1.4×10-11

【解析】（1）已知反应①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5 kJ·mol-1

②CO2(g)+C(s)=2CO(g) △H2= + 172.5 kJ·mol-1

③S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3=- 296.0 kJ·mol-1

根据盖斯定律，由①－②－③得反应2CO(g)+SO2(g)=S(s)+2CO2(g) △H= △H1－△H2－△H3=-393.5 kJ·mol-1-172.5 kJ·mol-1-（- 296.0 kJ·mol-1）=-270 kJ·mol-1；

（2） CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始浓度（mol/L）1.5 2.2 0

改变浓度（mol/L）0.6 1.2 0.6

平衡浓度（mol/L）0.9 1.0 0.6

①反应达到平衡时，CO的转化率为×100%=40%；②该反应的平衡常数K===L2·mol-2=0.67 L2·mol-2)；③A．根据化学反应速率之比等于计量数之比，有2v正(CO)= v正(H2)，若2v正(CO)= v正(H2)= v逆(H2)则正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但题给的是v正(CO)=2v逆(H2)，选项A错误；B．反应在恒容条件下进行，反应物都为气体，故气体的总质量不变，容器的体积不变，密度始终保持不变，所以混合气体的密度不变不能作为反应达到平衡的标志，选项B错误； C．根据“变量不变达平衡”该反应正反应为气体体积缩小的反应，混合气体的平均相对分子质量是变量，若不变了，证明反应已达平衡状态，选项C正确；D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，反应物各浓度保持不变，说明反应已达平衡状态，选项D正确。答案选CD；④CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，若将容器体积压缩为1L，各物质浓度应变为原来的2倍，但压强增大，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，故氢气的平衡浓度小于2mol/L，所以氢气的平衡浓度应1mol/L＜c（H2）＜2mol/L；⑤若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH，则 各物质浓度为

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

0.9+0.6=1.5 1.0 0.6+0.4=1

Q===K，说明反应达到的平衡和原来的平衡状态相同，则V正=V逆；（3）常温下，HNO2 的电离常数Ka=7.1×10-4mol·L-1，NH3·H2O的电离常数Kb=1.7×10-5mol·L-1。Ka>Kb，NH4NO2 溶液中铵根离子的水解大于亚硝酸根离子的水解，c(NO2- )>c(NH4+)，溶液呈酸性，故0.1mol·L-1NH4NO2 溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(NO2- )>c(NH4+)>c(H+ )>c(OH- )，NO2-水解的离子方程式为NO2-+H2O=HNO2+ OH- ，常温下NO2-水解反应的平衡常数Kb=====1.4×10-11。