Question

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理有重要意义．
（1）NO₂可用水吸收，相应的化学方程式为______．利用反应
6NO₂+8NH₃ 7N₂+12H₂O也可以处理NO₂．当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是______L．
（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
则反应NO₂（g）+SO₂ （g）?SO₃ （g）+NO（g）的△H=______kJ?mol^-1
一定条件下，将与体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反映达到平衡状态的是______．
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃与NO的体积比保持不变
d．每消耗1molSO₃的同时生成1molNO₂
测得上述反应平衡时的NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=______．
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）．CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．该反应△H______0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据物质与水的反应物与生成物来书写化学反应方程式，再利用氧化还原反应中电子转移计算，然后来计算标准状况下气体的体积；
（2）利用盖斯定律来计算反应热，利用化学平衡的特征“等”、“定”来判定化学平衡，利用三段法计算平衡时的浓度来计算化学平衡常数；
（3）利用化学平衡的影响因素和工业生产的关系来分析．
解答：解：（1）NO₂与H₂O反应的方程式为：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O，当反应中有1 mol NO₂参加反应时，共转移了4 mol电子，故转移1.2mol电子时，消耗的NO₂为1.2÷4×22.4L=6.72L．
（2）根据盖斯定律，将第二个方程式颠倒过来，与第一个方程式相加得：2NO₂+2SO₂═2SO₃+2NO，△H=-83.6 kJ?mol^-1，故NO₂+SO₂?SO₃+NO，△H=-41.8 kJ?mol^-1；本反应是反应前后气体分子数不变的反应，故体系的压强保持不变，故a不能说明反应已达到平衡状态；随着反应的进行，NO₂的浓度减小，颜色变浅，故b可以说明反应已达平衡；SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作为平衡状态的判断依据；d中所述的两个速率都是逆反应速率，不能作为平衡状态的判断依据．
              
                    NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物质的体积       1a       2a             0     0
转化物质的体积         x        x              x     x
平衡物质的体积         1a-x     2a-x           x     x
则（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=a，故平衡常数为=x²/（1a-x）（2a-x）=8/3．
（3）由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，△H＜0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，故选择250℃、1.3×104kPa左右的条件．因为在250℃、压强为1.3×10⁴ kPa时，CO的转化率已较大，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强．
故答案为：（1）3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；6.72
          （2）-41.8；b；2.67或8/3
         （3）＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失．
点评：该题将元素化合物与能量变化、化学平衡等知识柔和在一起进行考察，充分体现了高考的综合性，看似综合性较强的问题，只要细细分析，还是能各个突破的．第（3）容易出错，需认真分析图象，得出正确结论．