Question

研究NO_2、SO_{2 、}CO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               。利用反應(yīng)6NO₂＋ 8NH₃7N₅＋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        L。

（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）              ΔH=-196.6 kJ·mol^-1

2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）               ΔH=-113.0 kJ·mol^-1

        則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH=   kJ·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(shuō)明反應(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1 mol SO₃的同時(shí)生成1 molNO₂

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＝          。

（3）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)系如下圖所示。該反應(yīng)ΔH      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

【解析】（1）NO₂溶于水生成NO和硝酸，反應(yīng)的方程式是3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃；在反應(yīng)6NO

＋ 8NH₃7N₅＋12 H₂O中NO₂作氧化劑，化合價(jià)由反應(yīng)前的+4價(jià)降低到反應(yīng)后0價(jià)，因此當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗NO₂的物質(zhì)的量為，所以標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是。

（2）本題考察蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及平衡常數(shù)的計(jì)算。① 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）    ΔH₁=-196.6 kJ·mol^-1  ② 2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）    ΔH₂=-113.0 kJ·mol^-1   。②－①即得出2NO₂（g）+2SO₂（g）2SO₃（g）+2NO（g）  ΔH=ΔH₂－ΔH₁=-113.0 kJ·mol^-1 +196.6 kJ·mol^-1＝+83.6 kJ·mol^-1。所以本題的正確答案是41.8；反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的特點(diǎn)體積不變的、吸熱的可逆反應(yīng)，因此a不能說(shuō)明。顏色的深淺與氣體的濃度大小有關(guān)，而在反應(yīng)體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體，所以混合氣體顏色保持不變時(shí)即說(shuō)明NO₂的濃度不再發(fā)生變化，因此b可以說(shuō)明；SO₃和NO是生成物，因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1：1，c不能說(shuō)明；SO₃和NO₂一個(gè)作為生成物，一個(gè)作為反應(yīng)物，因此在任何情況下每消耗1 mol SO₃的同時(shí)必然會(huì)生成1 molNO₂，因此d也不能說(shuō)明；設(shè)NO₂的物質(zhì)的量為1mol，則SO₂的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量為xmol。

      

（3）由圖像可知在相同的壓強(qiáng)下，溫度越高CO平衡轉(zhuǎn)化率越低，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇既要考慮反應(yīng)的特點(diǎn)、反應(yīng)的速率和轉(zhuǎn)化率，還要考慮生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)成本。由圖像可知在1.3×10⁴kPa左右時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果繼續(xù)增加壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率增加不大，但對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)成本的要求卻增加，所以選擇該生產(chǎn)條件。

【答案】（1）3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃；6.72

（2）－41.8；b；8/3；

（3）<  在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。