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实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：（1）已知某反应的平衡表达式为：K=c(H2)•c(CO)c(H2O)，它所对应的化学反应为：（2）已知在一定温度下，C（s）+CO2（g）⇌2CO（g）平衡常数K1；CO（g）+H2O（g⇌H2（g）+CO2（g）平衡常数K2；C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）平衡常数K3；则K1、K2、K3之间的

2019-11-28

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：K=
c(H2)•c(CO)
c(H2O)
，它所对应的化学反应为：______
（2）已知在一定温度下，
C（s）+CO2（g）⇌2CO（g）平衡常数K1；
CO（g）+H2O（g⇌H2（g）+CO2（g）平衡常数K2；
C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）平衡常数K3；
则K1、K2、K3之间的关系是：______．
（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
该反应的正反应方向是______反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：______．
（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等．对反应N2O4（g）⇌2NO2（g）△H＞0在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示．下列说法正确的是______．

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是______．
（6）工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2，再用如图2装置电解（惰性电极）NaHSO3制取H2SO4，阳极电极反应式______，阳极区逸出气体的成分为______（填化学式）．
优质解答
（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，再结合质量守恒定律，所以该反应的方程式为C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g），故答案为：C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）；
（2）根据化学方程式可知：K1=
c2(CO)
c(CO2)
，K2=
c(H2)×c(CO2)
c(CO)×c(H2O)
，K3=
c(CO)×c(H2)
c(H2O)
，所以：K3=K1×K，故答案为：K3=K1×K2；
（3）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应，
对于反应 CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），
开始（mol/L）：0.02 0.02 0 0
变化（mol/L）：c c c c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c
所以
c×c
(0.02−c)×(0.02−c)
=9，解得c=0.015，
所以CO的转化率为
0.015mol/L
0.02mol/L
×100%=75%，
故答案为：放热；75%；
（4）对反应N2O4（g）⇌2NO2（g），在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示．则
A．A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强，平衡向正反应移动，但浓度的增大幅度大于转化的程度，所以C点浓度大，颜色深，故B错误；
C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；
E．A、C两点的化学平衡常数，温度相同，平衡常数相等，A=C，故E错误；
故答案为：D；
（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，得到等浓度的一水合氨、硝酸钠和硝酸铵的混合溶液，以一水合铵的电离为主，溶液呈碱性，所以c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+），故答案为：c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+）；
（6）电解NaHSO3溶液制取H2SO4，阴极是氢离子放电，由于含氧酸根的还原性比氢氧根离子强，因此阳极是氢氧根离子放电，部分亚硫酸氢根离子会和氢离子反应生成二氧化硫气体，故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2；O2、SO2． （1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，再结合质量守恒定律，所以该反应的方程式为C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g），故答案为：C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）；
（2）根据化学方程式可知：K1=
c2(CO)
c(CO2)
，K2=
c(H2)×c(CO2)
c(CO)×c(H2O)
，K3=
c(CO)×c(H2)
c(H2O)
，所以：K3=K1×K，故答案为：K3=K1×K2；
（3）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应，
对于反应 CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g），
开始（mol/L）：0.02 0.02 0 0
变化（mol/L）：c c c c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c
所以
c×c
(0.02−c)×(0.02−c)
=9，解得c=0.015，
所以CO的转化率为
0.015mol/L
0.02mol/L
×100%=75%，
故答案为：放热；75%；
（4）对反应N2O4（g）⇌2NO2（g），在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示．则
A．A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强，平衡向正反应移动，但浓度的增大幅度大于转化的程度，所以C点浓度大，颜色深，故B错误；
C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；
E．A、C两点的化学平衡常数，温度相同，平衡常数相等，A=C，故E错误；
故答案为：D；
（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，得到等浓度的一水合氨、硝酸钠和硝酸铵的混合溶液，以一水合铵的电离为主，溶液呈碱性，所以c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+），故答案为：c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+）；
（6）电解NaHSO3溶液制取H2SO4，阴极是氢离子放电，由于含氧酸根的还原性比氢氧根离子强，因此阳极是氢氧根离子放电，部分亚硫酸氢根离子会和氢离子反应生成二氧化硫气体，故答案为：4OH--4e-=2H2O+O2；O2、SO2．
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