Question

（12分）研究NO_2、SO_{2 、}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               。

（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

则反应NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH=       kJ·mol^-1

一定条件下，将1 mol  NO₂与2 mol  SO₂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        。

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1 mol SO₃的同时生成1 mol  NO₂

测得上述反应平衡时NO₂与SO₂物质的量之比为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ΔH      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

（12分每空2分）（1）3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO

（2）—41.8         b            8/3(或2.67)     

（3）＜      在1.3×104kPa下CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

【解析】（1）NO2溶于水生成NO和硝酸，反应的方程式是3NO2＋H2O=NO＋2HNO3。

（2）本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。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。所以本题的正确答案是－41.8；反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特点体积不变的、吸热的可逆反应，因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此b可以说明；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1：1，c不能说明；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，因此在任何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 molNO2，因此d也不能说明；设NO2的物质的量为1mol，则SO2的物质的量为2mol，参加反应的NO2的物质的量为xmol。

（3）由图像可知在相同的压强下，温度越高CO平衡转化率越低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应；实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率，还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1.3×104kPa左右时，CO的转化率已经很高，如果继续增加压强CO的转化率增加不大，但对生产设备和生产成本的要求却增加，所以选择该生产条件。