Question

【題目】合成氨在工業生產中具有重要意義。

（1）在合成氨工業中I2O5常用于定量測定CO的含量。己知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) △H=-76kJ·mol-1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566kJ·mol-1。則該測定反應的熱化學方程式為____________________________________。

（2）不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入4 mol CO，測得CO2的體積分數φ (CO2)隨時間t變化曲線如圖。

①b點CO的平衡轉化率α為____________，c點的平衡常數K為________________。

②下列措施能提高該反應CO轉化率的是________(填字母)

a．升高溫度 b．增大壓強 c．加入催化劑 d．移走CO2

（3）若氨水與SO2恰好生成正鹽，則此時溶液呈_________(填“酸性”或“堿性”)，向上述溶液中通入___________(填“NH3”或“SO2”)可使溶液呈中性。(已知常溫下NH3·H2O的Kb=1.8×10-5mol·L-1，H2SO3的Ka1=1.5×10-2mol·L-1，Ka2=6.3×10-8mol·L-1)

Answer 1

【答案】5CO(g)+ I2O5(s)=5CO2(g)+ I2(s) H=﹣1377kJ· mol-1 60% 1024 d 堿性 SO2

【解析】

（1）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；

（2）①根據5CO(g)+ I2O5(s) 5CO2(g)+ I2(s)及圖像分析可知，①CO的平衡轉化率α = 100%；平衡常數K = ，據此分析作答；

②根據“先拐先平數值大”規律可以判斷T1T2，升高溫度，CO2的體積分數φ (CO2)減小，則說明該可逆反應的正反應為放熱反應，即H0，且該反應是氣體體積分數不變的反應，根據勒夏特列原理分析作答；

（3）氨水與SO2恰好生成的正鹽為(NH4)2SO3,根據鹽溶液中“越弱越水解”規律，結合弱電解質的平衡常數Ka或Kb與相應的鹽水解平衡常數Kh的轉化關系為：Kh = 或Kh = 分析作答。

（1）2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) △H=-76 kJ·mol-1①，

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566 kJ·mol-1②，

將方程式②×①×得5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s)，根據蓋斯定律可知，△H=×(566kJmol1) ×(76 kJmol1) = 1377 kJ/mol，

所以其熱化學反應方程式為：5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s) H=﹣1377 kJ· mol-1，

故答案為：5CO(g)+I2O5(s)=5CO2(g)+I2(s) H=﹣1377 kJ· mol-1；

（2）①由圖像可知，b點CO2的體積分數φ(CO2)為0.60，設反應的CO的濃度為x，則列出三段式為：

5CO(g)+ I2O5(s) 5CO2(g)+ I2(s)

c0(mol/L) 2 0

c(mol/L) x x

ct(mol/L) 2-x x

φ (CO2) = = 0.60，解得x = 1.2 mol/L，

則α = 100% = = 60 %；

同理，再列出T2溫度下的三段式為：

5CO(g)+ I2O5(s) 5CO2(g)+ I2(s)

c0(mol/L) 2 0

c(mol/L) x x

ct(mol/L) 2-x x

φ (CO2) = = 0.80，解得x = 1.6 mol/L，

則平衡常數K = = = 1024；

故答案為：60 %；1024；

②根據“先拐先平數值大”規律可以判斷T1T2，升高溫度，CO2的體積分數φ (CO2)減小，則說明該可逆反應的正反應為放熱反應，即H0，且該反應是氣體體積分數不變的反應，再根據勒夏特列原理可知，

a. 因正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，不利于CO的轉化，故a項錯誤；

b．因反應是氣體體積分數不變的反應，則增大壓強平衡不移動，即不會提高CO的轉化率，故b項錯誤；

c. 催化劑只能降低反應的活化能，是正逆速率同等程度增大，不會改變平衡，則不會提高CO的轉化率，故c項錯誤；

d. 移走CO2，使生成物CO2的濃度降低，平衡向正反應方向移動，提高了CO的轉化率，故d項正確；

答案選d；

（3）氨水與SO2恰好生成的正鹽為(NH4)2SO3，常溫下NH3·H2O的Kb = 1.8×10-5 mol·L-1，則NH4+的水解平衡常數Kh(NH4+) = = 5.56×10-10 mol·L-1，H2SO3的二步電離平衡常數Ka2 = 6.3×10-8 mol·L-1，則得出SO32-的水解平衡常數Kh(SO32-) = =1.59×10-7 mol·L-1，因Kh(NH4+) Kh(SO32-)，即使c(NH4+)2c(SO32-)，最終溶液酸堿性由SO32-水解所得的OH-起主導作用，所以溶液顯堿性，加入酸性氧化物SO2可使溶液顯中性，

故答案為：堿性；SO2。