Question

7．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）NO₂可用水吸收，相应的化学反应方程式为3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃．利用反应6NO₂+8NH₃$?_{加热}^{催化剂}$7N₅+12H₂O也可处理NO₂．当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是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
则反应NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是b．
a．体系压强保持不变                 b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变        d．每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂
（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．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮可以和水反应生成硝酸和一氧化氮，根据化学方程式以及电子转移知识来回答；
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（3）根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来判断化学反应是否达到平衡；
（4）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的体积为：1.2×$\frac{1}{4}$×22.4L=6.72L，
故答案为：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；6.72；
（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，则NO₂+SO₂?SO₃+NO△H=-41.8 kJ•mol^-1；
a．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，a错误；
b．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，故b正确；
c．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，故c错误；
d．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，故d错误．
故答案为：-41.8；b；
（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：＜；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 本题考查了热化学方程式的计算、氧化还原反应的计算、化学平衡状态的判断等知识，题目难度中等，明确盖斯定律的含义、化学平衡的影响因素为解答关键，注意掌握电子守恒在氧化还原反应计算中的应用方法．