Question

7．研究NO₂、SO₂、等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）NO₂可用水吸收，相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃．利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃ $?_{加熱}^{催化劑}$ 7N₂+12H₂O也可處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是6.72L．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
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=-41.8kJ•mol^-1．
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)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是b．
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=$\frac{8}{3}$．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO；
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子、結(jié)合N元素化合價(jià)變化計(jì)算消耗的NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計(jì)算消耗NO₂的體積；
（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
根據(jù)蓋斯定律，（①-②）÷2可得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），焓變也進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算；
可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達(dá)平衡；
令NO₂、SO₂起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，轉(zhuǎn)化的NO₂為xmol，則：
           NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：1       2        0      0
變化量（mol）：x       x        x      x
平衡量（mol）：1-x     2-x      x      x
平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，則（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，反應(yīng)氣體氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO，反應(yīng)方程式為：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；
當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂物質(zhì)的量為$\frac{1.2mol}{4}$=0.3mol，消耗NO₂的體積為0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；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
根據(jù)蓋斯定律，（①-②）÷2可得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），則△H=[-196.6kJ•mol^-1-（-113.0kJ•mol^-1）]÷2=-41.8kJ•mol^-1；
a．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，體系壓強(qiáng)不變不能說明到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡，故b正確；
c．SO₃和NO的體積比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，始終保持不變，故c錯(cuò)誤；
d．每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂，均表示逆反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，故d錯(cuò)誤；
令NO₂、SO₂起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，轉(zhuǎn)化的NO₂為xmol，則：
           NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：1       2        0       0
變化量（mol）：x       x        x       x
平衡量（mol）：1-x     2-x      x       x
平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，則（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，反應(yīng)氣體氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$=$\frac{0.8×0.8}{（1-0.8）×（2-0.8）}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：-41.8；b；$\frac{8}{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、蓋斯定律應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)計(jì)算等，（2）注意對(duì)平衡常數(shù)表達(dá)式的理解．