Question

【题目】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

Ⅰ.利用反应：6NO2+8NH37N2+12H2O处理

Ⅱ.一定条件下NO2与SO2可发生反应：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)-Q (Q>0)

Ⅲ.CO可用于合成甲醇，反应方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

(1)硫离子最外层电子的电子排布式为_____，氨气分子的电子式为______，氨气分子属于______分子（填“极性”或者“非极性”）。

(2)C、O、S这三种元素中属于同周期元素的非金属性由强到弱的顺序为______，能证明其递变规律的事实是_______。

a.最高价氧化物对应水化物的酸性 b.气态氢化物的沸点

c.单质与氢气反应的难易程度 d.其两两组合形成的化合物中元素的化合价

(3)对于Ⅰ中的反应，120℃时，该反应在一容积为2L的容器内反应，20min时达到平衡，10min时电子转移了1.2mol，则0~10min时，平均速率v(NO2)=_______。

(4)对于Ⅱ中的反应，将NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中反应，下列能说明反应达到平衡状态的是______。

a.体系压强保持不变 b.NO2浓度保持不变

c.NO2和SO3的体积比保持不变 d.混合气体的平均相对分子质量保持不变

(5)请写出Ⅱ中反应的平衡常数表达式K=_______，如果Ⅱ中反应的平衡常数K值变大，该反应______。

a.一定向正反应方向移动 b.平衡移动时，正反应速率先减小后增大

c.一定向逆反应方向移动 d.平衡移动时，逆反应速率先增大后减小

(6)对于Ⅲ中的反应，CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，简述选择此压强的理由：______。

Answer 1

【答案】3s23p6 极性 O>C d 0.015mol/(L·min) bc a 在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

【解析】

(1)S2-的核外电子总数为18，最外层为M层，含有8个电子；氨气为共价化合物，分子中含有3个N-H键，属于极性分子；

(2)同一周期的元素，随原子序数增大元素的非金属性增强；

a.氧元素没有含氧酸；

b.物理性质不能比较非金属性强弱；

d.单质的结构不同，不能说明元素的非金属性；

d.化合物中表现负价的元素，对键合电子的吸引力更强，非金属性更强；

(3)利用氧化还原反应中电子转移计算出参加反应的NO2，然后再根据速率公式进行计算；

(4)当可逆反应达到平衡状态时，任何一组分的物质的量、浓度及含量等保持不变；

(5)平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应物浓度幂之积；反应的平衡常数K值变大，只有改变温度使得平衡正向移动；

(6)由图示可知：相同压强下，温度升高，该反应CO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应；根据此时CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

(1)S是16号元素，S2-最外层达到8电子稳定结构，其核外电子排布为1s22s22p63s23p6，则其最外层电子排布式3s23p6；

NH3为共价化合物，分子中含有3个N-H键，其电子式为，N-H为极性键，且氨气分子为V型结构，则氨气属于极性分子；

(2)C、O、S三种元素中，属于同一周期的元素是C、O，同一周期的元素，原子序数越大，吸引电子能力就越强，元素的非金属性增强，故元素的非金属性O>C。

a.O元素没有含氧酸，不能利用最高价比较O元素与C元素的非金属性，a错误；

b.H2O分子之间存在氢键，增加了分子之间的作用力，而CH4分子之间无氢键，不能通过比较氢化物的沸点判断元素非金属性强弱，B错误；

c.单质与H2反应的难易程度，说明单质的氧化性强弱，单质的结构不同，不能说明元素的非金属性，C错误；

d.C、O两种元素形成的是共价化合物，元素的化合价，说明共用电子对偏移方向，化合物中表现负价的元素，对键合电子的吸引力更强，非金属性更强，D正确；

故合理选项是D；

(3)对于6NO2+8NH37N2+12H2O，当有6molNO2反应共转移了24mol电子，所以电子转移了1.2mol，说明参加反应的NO2的物质的量是0.3mol，则在0～10min时，平均反应速率υ(NO2)==0.015mol/(Lmin)；

(4)a.无论反应是否达到平衡状态，反应体系内的压强始终不变，故不能根据“体系压强保持不变”判断反应是否达到平衡状态，a错误；

b.当反应达到平衡状态时，NO2的浓度不变，所以能根据“混合气体颜色保持不变”判断反应是否达到平衡状态，b正确；

c.随反应进行NO2和SO3的体积之比会发生变化。若NO2和SO3的体积之比保持不变，说明反应到达了平衡状态，c正确；

d.反应前后气体的质量不变，物质的量也不变，所以平均相对分子质量始终保持不变，因此不能根据“混合气体的平均相对分子质量保持不变”判断反应是否达到平衡状态，d错误；

故合理选项是bc；

(5)根据平衡常数的含义可知反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) -Q(Q>0)的平衡常数K=；

化学平衡常数只与温度有关，该反应的正反应为吸热反应，如果该反应平衡常数K值变大，说明平衡正向移动，温度升高，正反应速率先突然增大后又有所减小，逆反应速率先增大再增大，故合理选项是a；

(6)由图示可知，在250℃、1.3×104kPa左右时CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，反而使生产成本增加，得不偿失。