Question

C、N、S是重要的非金属元素，按要求回答下列问题：

（1）烟道气中含有的CO和SO₂是重要的污染物，可在催化剂作用下将它们转化为S(s)和CO₂，此反应的热化学方程式为______________________________________________________。

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、乙两个均为1 L的密闭容器中，分别充入5 mol SO₂和3 mol O₂，发生反应：2SO₂(g)+

O₂(g)2SO₃(g)  ΔH＜0。甲容器在温度为T₁的条件下反应，达到平衡时SO₃的物质的量为4.5 mol；乙容器在温度为T₂的条件下反应，达到平衡时SO₃的物质的量为4.6 mol。则T₁___T₂（填“＞”、“＜”），甲容器中反应的平衡常数K=_____________________。

（3）如图所示，A是恒容的密闭容器，B是一个体积可变的充气气囊。保持恒温，关闭K₂，分别将1 mol N₂和3 mol H₂通过K₁、K₃充入A、B中，发生的反应为：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)，起始时A、B的体积相同均为a L。

①下列示意图既能说明A容器中反应达到平衡状态，又能说明B容器中反应达到平衡状态的是______。

②容器A中反应到达平衡时所需时间t s，达到平衡后容器的压强变为原来的5/6，则平均反应速率υ(H₂)=___________________________。

（4）将0.1 mol氨气分别通入1 L pH=1的盐酸、硫酸和醋酸溶液中，完全反应后三溶液中NH₄⁺离子浓度分别为c₁、c₂、c₃，则三者浓度大小的关系为____________（用“c₁、c₂、c₃和＞、＜、=”表示）。已知醋酸铵溶液呈中性，常温下CH₃COOH的Ka=1×10^－5 mol·L^－1，求该温度下NH₄Cl的水解常数K _h 为_________。

Answer

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】

本题考查热化学方程式的书写，利用三段式进行，化学平衡常数的计算，溶液中离子浓度的大小关系以及盐类的水解等知识，综合性较强，有一定难度。

（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

根据盖斯定律，反应①×2-反应②即可，2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）   △H=-270kJ·mol－1

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

（2）因为反应正向为放热，所以三氧化硫增多，说明平衡正向移动，温度降低，选>

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

起始物质的量 5    3     0

改变物质的量 4.5  2.25   4.5 

平衡物质的量 0.5  0.75  4.5   

的密闭容器的体积为1 L，根据方程式计算得，平衡时二氧化硫的浓度为0.5 mol/L，氧气的浓度为0.75  mol/L，三氧化硫的浓度为4.5 molL，所以平衡常数=4.5×4.5/(0.5×0.5×0.75)= 108L·mol－1或108；

故答案为：108 L·mol－1或108。

（3）①a、A中气体的密度始终不变，而B中的密度随体积变化而变化，平衡时不变；

b、反应过程中平衡常数始终不变，不能说明平衡；

c、正反应起点最大，所以错误；

d、氮气的转化率逐渐增大，最后不变，说明反应到平衡。

选d。

② N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）

起始物质的量 1    3     0

改变物质的量 x    3x    2x

平衡物质的量1-x   3-3x    2x   

（1-x+3-3x +2x）/(1+3)=5/6 解x=1/3所以氢气的反应速率=1/atmol·L－1·S－1。

故答案为：1/atmol·L－1·S－1。

（4）盐酸和硫酸完全反应，醋酸有剩余，对铵根离子水解抑制作用，所以在醋酸溶液中铵根离子浓度最大，关系为c1= c2< c3，因为醋酸铵为中性，说明醋酸的电离程度=氨水的电离程度，铵盐的水解平衡常数=10-14/10-5=10-9；故答案为：10-9 mol/L或10-9 。