Question

【題目】研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

（1）利用反應(yīng)6NO2＋8NH37N2＋12H2O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＝－196.6kJ·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1molSO3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＝___________。

（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)系如右圖所示。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

【答案】

（1）6.72（2）－41.8；b；2.67或（3）<；在1.3×104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，同時(shí)生產(chǎn)成本增加，得不償失

【解析】

試題分析：（1）6NO2+8NH3═7N2+12H2O，當(dāng)反應(yīng)中有1 mol NO2參加反應(yīng)時(shí)，共轉(zhuǎn)移了4 mol電子，故轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO2的體積為：1.2××22.4L=6.72L，故答案為：6.72；

（2）根據(jù)蓋斯定律，將第二個(gè)方程式顛倒過(guò)來(lái)，與第一個(gè)方程式相加得：2NO2+2SO2═2SO3+2NO，△H=-83.6 kJmol-1，則NO2+SO2SO3+NO△H=-41.8 kJmol-1；a．本反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)保持不變，故a不能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；b．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO2的濃度減小，顏色變淺，故b可以說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡，故b正確；c．SO3和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故c錯(cuò)誤；d．d中所述的兩個(gè)速率都是逆反應(yīng)速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故d錯(cuò)誤；設(shè)起始時(shí)二氧化氮體積為a、二氧化硫體積為2a，二氧化氮轉(zhuǎn)化的體積為x，

NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)

起始物質(zhì)的體積 a 2a 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x x x x

平衡物質(zhì)的體積 a-x 2a-x x x

平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1：6，即(a-x)：(2a-x)=1：6，故x=0.8a，

故平衡常數(shù)K===(或2.67)，

故答案為：-41.8；b；(或2.67)；

（3）由圖可知，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；壓強(qiáng)大，有利于加快反應(yīng)速率，有利于使平衡正向移動(dòng)，但壓強(qiáng)過(guò)大，需要的動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因?yàn)樵?50℃、壓強(qiáng)為1.3×104 kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較大，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，沒(méi)有必要再增大壓強(qiáng)．故答案為：＜；在1.3×104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失