Question

（13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＋8NH₃7N₂＋12H₂O也可处理NO₂。当转移1.2 mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下的体积是________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＝________。

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

（1）3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO（2分） 6.72（2分）

（2）①-41.8 kJ/mol（2分） ②B（2分） ③2.67或8/3（2分）

（3）＜（1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）NO2溶于水生成硝酸和NO，反应的化学反应方程式为3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO。在反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O中，NO2中氮元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，因此如果转移1.2 mol电子时，消耗的NO2的物质的量是1.2mol÷4＝0.3mol，在标准状况下的体积是0.3mol×22.4L/mol＝6.72LL。

（2）①已知：I、2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH=—196.6 kJ/mol 、Ⅱ 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH=—113.0 kJ/mol ，则根据盖斯定律可知（I—Ⅱ）÷2即得到反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝-41.8 kJ/mol。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。A．反应前后体积不变，则压强始终不变，所以体系压强保持不变不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．颜色深浅和浓度有关系，所以混合气体颜色保持不变可以说明反应达到平衡状态，B正确；C．根据方程式可知SO3和NO的体积比始终是1：1，所以比值保持不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；D．根据方程式可知每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，所以不能说明反应达到平衡状态，D错误，答案选B。

③ NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO

起始浓度（mol） 1 2 0 0

转化浓度（mol） x x x x

平衡浓度（mol）1—x 2—x x x

所以6×（1—x）＝2—x

解得x＝0.8

则平衡常数K＝

（3）根据图像可知在压强相同的条件下CO的转化率随着温度的升高而降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正方应是放热反应，所以该反应ΔH＜0；

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。”)。 根据图像可知在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，所以实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右。

考点：考查盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响、平衡状态判断、平衡常数计算等