Question

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。回答下列问题：

（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) 的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，下列能说反应达到平衡状态的有          。(填字母)

a．体系密度保持不变               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体积比为1:5，则平衡常数K＝         。

（2）CO可用于合成甲醇，反应的化学方程式为 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下图所示。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是               。

（3）一种用NH₃脱除烟气中NO的原理如下图：

①该脱硝原理中，NO最终转化为H₂O和        (填化学式)。

②当消耗1 mol NH₃和0.5 molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为            。

（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，反应物与生成物三者的物质的量之比比3：1：1，则该反应的化学方程式为          。

Answer

（1）―41.8；b；1.8

（2）此压强下CO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

（3）①N2 ②11.2L

（4）3NON2O+NO2

【解析】

试题分析：（1）2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1①，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-113.0kJ•mol-1 ②，将方程式得：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)△H= =-41.8kJ/mol，a．随反应：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的进行，气体的质量和体积都不变，所以ρ=也不变，不能说明到达平衡状态，故a错误；b．混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，说明到达平衡状态，故b正确；c．随反应进行，SO3和NO都是生成物，所以体积比一直等于系数比，所以SO3和NO的体积比保持不变，不能说明到达平衡状态，故c错误；d．每生成1molSO3的同时消耗1molNO2都表示正反应速率，反应自始至终都按此比例进行，故d错误；

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

起始物质的体积 a 2a 0 0

转化物质的体积 x x x x

平衡物质的体积 a-x 2a-x x x

平衡时NO2与SO2体积比为1：6，即(1a-x)：(2a-x)=1：5，故x=a，故平衡常数K====1.8，故答案为：-41.8；b；1.8；

（2）实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是工业生产要考虑速经济效益，要考虑速度和效率，压强越大需要的条件越高，花费越大,故答案为：在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，经济效益低；

（3）①由图3可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水，所以NO最终转化为N2和H2O，故答案为：N2；

②氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水，反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量，1molNH3转化为N2失去3mol电子，0.5molO2得到2mol电子，则NO转化为N2得到的电子为1mol，所以NO的物质的量为0.5mol，其体积为22.4L/mol×0.5mol=11.2L，故答案为：11.2；

（4）在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，反应物与生成物三者的物质的量之比比3：1：1，反应的化学方程式为3NON2O+NO2，故答案为：3NON2O+NO2。

【考点定位】考查用化学平衡常数进行计算；化学方程式的有关计算；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡状态的判断

【名师点晴】本题考查了盖斯定律的应用、平衡状态的判断、平衡常数的计算、氧化还原反应化学方程式的书写及其计算、图象的分析与应用等，考查了学生的分析能力以及对基础知识的综合应用能力。化学平衡的标志有直接标志和间接标志两大类。一、直接标志：正反应速率=逆反应速率，注意反应速率的方向必须有正向和逆向。同时要注意物质之间的比例关系，必须符合方程式中的化学计量数的比值。二、间接标志：1、各物质的浓度不变。2、各物质的百分含量不变。3、对于气体体积前后改变的反应，压强不变是平衡的标志。4、对于气体体积前后不改变的反应，压强不能做标志。5、对于恒温恒压条件下的反应，气体体积前后改变的反应密度不变是平衡标志。6、对于恒温恒容下的反应，有非气体物质的反应，密度不变是平衡标志。