Question

（18分）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____________________________。利用反应6NO₂＋8NH₃ 7N₂＋12H₂O也可处理NO₂。当转移1.2 mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是________L。

（2）已知：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)   ΔH=—196.6 kJ/mol ；

2NO(g)＋O₂(g) 2NO₂(g)  ΔH=—113.0 kJ/mol ；

①则反应NO₂(g)＋SO₂(g) SO₃(g)＋NO(g)  ΔH 的ΔH＝________ kJ/mol。

②一定条件下，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___    _____。

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

③测得上述反应平衡时NO₂与SO₂的体积比为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)，ΔH。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℃、1.3×10⁴ kPa左右，选择此压强的理由是____________________________                 __。

Answer

（本题共18分）

（1）3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO（3分） 6.72（3分）

（2）①-41.8（3分） ②B（2分） ③2.67或（3分）

（3）＜（2分） 在1.3×104 kPa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（2分）

【解析】

试题分析：（1）二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，化学方程式为3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO；反应6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O也可处理NO2。1mol二氧化氮转化为氮气时，转移电子的物质的量是4mol，所以当转移1.2 mol电子时，消耗的NO2的物质的量0.3mol，在标准状况下是0.3mol×22.4L/mol=6.72L；

（2）①根据盖斯定律，将上式减去下式再除以2可得所求化学方程式的反应热，所以NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) ΔH=[（-196.6 kJ/mol）-(-113.0 kJ/mol)]/2=-41.8kJ/mol；

②A、NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)是气体物质的量不变的可逆反应，所以气体的压强不会变化的状态不一定是平衡状态，错误；B、随着反应的进行，二氧化氮的浓度减小，气体的颜色变浅，当气体的颜色不变时，说明反应达到平衡状态，正确；C、因为生成的三氧化硫与NO的物质的量比是1:1，所以SO3和NO的体积比始终不变，不能判断达到平衡状态，错误；D、每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，代表的都是逆反应速率，错误，答案选B；

③测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，根据气体体积之比等于物质的量之比，设NO2与SO2的起始物质的量为1mol、2mol，二者都消耗xmol，则（1-x）：（2-x）=1:6，解得x=0.8，所以生成SO3(g)和NO（g）的物质的量都是0.8mol,则平衡常数K＝(0.8×0.8)/(0.2×1.2)=8/3；

（3）温度升高，CO的转化率降低，所以温度升高，平衡逆向移动，则正向是放热反应，所以ΔH<0；根据所给图像可知，在250℃、1.3×104 kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

考点：考查对氧化还原反应的计算，盖斯定律的应用，化学平衡状态的判断，平衡常数的计算，图像的分析