Question

（15分）雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物（包括PM2.5在内）、氮氧化物（NO_x）、CO、SO₂等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。

（1）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）    ΔH=_________kJ·mol^－1。

一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1︰2置于恒温恒容的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有_______________。

a．体系密度保持不变           

b．混合气体颜色保持不变

c．SO₂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体积比为1︰5，则平衡常数K＝_______。

（2）CO、CO₂都可用于合成甲醇。

①CO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。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是_________________________________________。

②CO₂用于合成甲醇反应方程式为：CO₂(g）+3H₂(g）CH₃OH(g）+H₂O(g）

下图是科学家现正研发的，以实现上述反应在常温常压下进行的装置。写出甲槽的电极反应____________。

（3）下图是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理。

①该脱硝原理中，NO最终转化为H₂O和_________（填化学式）。

②当消耗2 mol NH₃和0.5 molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为__________L。

（4）NO直接催化分解（生成N₂和O₂）也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图所示，写出NO分解的化学方程式_______________________________。

Answer

（15分）

（1）－41.8（2分） bc（2分） 1.8（2分）

（2）①此压强下CO的转化率已较高，再增大压强转化率提高不大且会增加生产成本（2分）

②CO2+6e-+6H+＝CH3OH+H2O （2分）

（3）①N2（1分）②44.8（2分）

（4）3NO N2O+NO2（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律分析，反应③=（反应①-反应②）/2，反应热=(-196.6+113）/2=－41.8。a、因为全是气体，所以密度始终不变，不能说明反应到平衡；b、体系中只有二氧化氮有颜色，颜色不变，说明其浓度不变，可以说明反应到平衡；c、因为二氧化硫和一氧化氮是反应物和生成物，二者不体积比保持不变，可以说明反应到平衡；d、消耗三氧化硫和生成二氧化氮都是逆反应，不能说明反应到平衡。所以选bc。 根据方程式计算：NO2(g）+SO2(g）SO3(g）+NO(g）

起始 1 2 0 0

改变 x x x x

平衡 1-x 2-x x x

（1-x）/（2-x）=1/5，解x=0.75，所以平衡常数=（0.75×0.75）/(0.25×1.25）=1.8。

（2）①此压强下CO的转化率已较高，再增大压强转化率提高不大且会增加生产成本。②甲槽通入二氧化碳，失去电子生成甲醇，电极反应为：CO2+6e-+6H+＝CH3OH+H2O。（3）①一氧化氮最终转化为N2。②根据电子得失相等配平方程式为4NH3+O2+4NO=4N2+6H2O，所以能除去一氧化氮2摩尔，在标况下体积为44.8L。

（4）因为一氧化氮分解生成两种化合物，都只能含有氮元素和氧元素，从图表分析，3摩尔一氧化氮分别生成1摩尔的化合物，所以其中一种为氮元素降低生成的一氧化二氮，根据电子守恒，另一种产物氮元素化合价升高2价，为二氧化氮，所以方程式为：3NO N2O+NO2。

考点：考查氧化还原反应，原电池原理，盖斯定律。