Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）NO₂可用強(qiáng)堿溶液吸收，反應(yīng)的離子方程式為

 

．
利用反應(yīng)：6NO₂+8NH₃

催化劑

加熱

7N₂+12H₂O也可處理NO₂．當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，吸收的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為

 

L．
（2）已知：①.2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ?mol^-1
②.2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ?mol^-1
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列敘述能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系壓強(qiáng)保持不變 b．混合氣體顏色保持不變c．SO₃和NO的體積比保持不變     d．每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

 

（4）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）NaOH溶液吸收NO₂，生成兩種鹽，分別為硝酸鹽和亞硝酸鹽，據(jù)此寫(xiě)出離子方程式；根據(jù)化合價(jià)的變化結(jié)合方程式計(jì)算；
（2）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，可計(jì)算平衡常數(shù)．
（3）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)，畫(huà)一條平行于縱坐標(biāo)的虛線(xiàn)，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)．

解答： 解：（1）NaOH溶液吸收NO₂，生成兩種鹽，分別為硝酸鹽和亞硝酸鹽，離子方程式為：2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O；反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑

加熱

7N₂+12H₂O中，6NO₂中N元素化合價(jià)降低，由+4價(jià)降低到0價(jià)，則6molNO₂參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移24mol電子，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗NO₂0.3mol，體積為6.72L；
故答案為：2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O；6.72；
（2）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）；△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）；△H=-113.0kJ?mol^-1
利用蓋斯定律將①×

1

2

-②×

1

2

得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=

1

2

×（-196.6kJ?mol^-1）-

1

2

×（-113.0kJ?mol^-1）=-41.8kJ?mol^-1，
故答案為：-41.8；             
（3）a．無(wú)論是否達(dá)到平衡，體系壓強(qiáng)都保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明濃度不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計(jì)量數(shù)之比為1：1，無(wú)論是否達(dá)到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤．
             NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質(zhì)的體積 a       2a        0      0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x        x        x      x
平衡物質(zhì)的體積 a-x     2a-x      x      x
平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常數(shù)K=

C(SO3)C(NO)

c(NO2)C(SO2)

=

16 25 a2

1 5 a× 6 5 a

=

8

3

；
故答案為：b；

8

3

；
（4）從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)0.5處，畫(huà)一條平行于縱坐標(biāo)的虛線(xiàn)，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)，反應(yīng)熱小于0；
實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大，
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本將大大增加．

點(diǎn)評(píng)：本題以NO₂、SO₂、CO等物質(zhì)為載體，綜合考查化學(xué)平衡移動(dòng)、蓋斯定律以及平衡常數(shù)的計(jì)算等問(wèn)題，側(cè)重于學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的能力的考查，題目難度中等．