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。

①溫度T1時，0～0.5 min內的反應速率v(CO)=________________。

②b點CO的平衡轉化率α為____________，c點的平衡常數K為________________。

③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，此時溶液中含硫微粒濃度的大小關系為________________。(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 1.6mol·L-1·min-1 60% 1024 d 堿性 SO2 c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H2SO3)

【解析】（1）反應①×(－1/2)+②×5/2得到：5CO(g)+ I2O5(s)=5CO2(g)+ I2(s) H=﹣1377kJ· mol-1。

（2）①反應體系只有CO2和CO，通入4molCO，根據C守恒得到：CO2和CO的物質的量之和為4mol。CO2的體積分數為0.4，即CO2為4×0.4=1.6mol，所以v(CO)=v(CO2)=1.6/(2×0.5)= 1.6mol·L-1·min-1。

②由上b點的CO2為4×0.6=2.4mol，說明反應的CO也是2.4mol，轉化率為2.4÷4=60%。由上c點的CO2為4×0.8=3.2mol，CO為0.8mol。所以反應的平衡常數為k=3.25/0.85=1024。

③反應放熱升高溫度平衡逆向移動，轉化率下降，選項a錯誤。增大壓強平衡不移動，選項b錯誤。加入催化劑平衡不移動，選項c錯誤。移走二氧化碳，減小生成物濃度，平衡正向移動，轉化率升高，選項d正確。

（3）若氨水與SO2恰好生成正鹽，則此時溶液為(NH4)2SO3的溶液，其中NH4+的水解常數為：。SO32-的水解常數為： 。由上說明亞硫酸根離子的水解應該遠大于銨根離子的水解，所以溶液顯堿性。注意：因為亞硫酸根離子的水解常數遠大于銨根離子的水解常數，所以即使溶液中的銨根離子濃度大約是亞硫酸根離子濃度的2倍，也不應該溶液顯堿性。因為溶液顯堿性，所以通入二氧化硫才能使溶液顯中性。根據電離平衡常數的表達式有： ，溶液顯中性，所以有：，，所以有：c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H2SO3)。