Question

6．能源、環(huán)境與人類生活和社會發(fā)展密切相關(guān)，研究它們的綜合利用有重要意義．
（1）氧化-還原法消除氮氧化物的轉(zhuǎn)化：NO$→_{反應(yīng)Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
反應(yīng)Ⅰ為：NO+O₃=NO₂+O₂，生成11.2L O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol．反應(yīng)Ⅱ中，當(dāng)n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2時，反應(yīng)的化學(xué)方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂．
（2）硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法，同時實現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉(zhuǎn)化，主要反應(yīng)為：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1寫出NO和O₂反應(yīng)生成NO₂的熱化學(xué)方程式2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1．
（3）將燃煤廢氣中的CO₂轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO₂（g）+6H₂（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$．已知在某壓強下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時，CO₂的轉(zhuǎn)化率如圖所示．該反應(yīng)的△H小于（填“大于”、“小于”或“等于”）0．
（4）合成氣CO和H₂在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H＜0．在容積均為VL的I、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器中分別充入a mol CO和2a mol H₂，三個容器的反應(yīng)溫度分別為T₁、T₂、T₃且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實驗測得反應(yīng)均進行到t min時CO的體積分?jǐn)?shù)如圖所示，此時I、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ；若三個容器內(nèi)的反應(yīng)都達到化學(xué)平衡時，CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T₁．

Answer 1

分析 （1）化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)化合價的變化來確定電子轉(zhuǎn)移數(shù)目；反應(yīng)方程式中，系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比；
（2）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫來回答，已知：A、NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
B、2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，則反應(yīng)：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）可以看成是B-2A得到的；
（3）平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，圖象可知溫度升高二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫平衡逆向進行；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，CO百分含量，由小到大，Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，結(jié)合化學(xué)平衡移動分析解答；根據(jù)溫度對平衡的影響來判斷，升高溫度平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減小．

解答 解：（1）NO+O₃═NO₂+O₂，生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移電子是2mol，生成11.2L即0.5mol O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol，當(dāng)n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2，即NO₂和CO（NH₂）₂的系數(shù)之比是3：2，其方程式表示為：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂，
故答案為：1，6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂；
（2）已知：A、NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
B、2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，則反應(yīng)：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）可以看成是B-2A得到的，所以該反應(yīng)的△H=-196.6kJ•mol^-1-2（-41.8kJ•mol^-1）=-113.0 kJ•mol^-1，
故答案為：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1；
（3）2CO₂（g）+6H₂（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）；該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$，圖象可知溫度升高二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，說明升溫平衡逆向進行，逆向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$；小于；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)圖4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖象，CO百分含量，由小到大依次為：Ⅱ＜Ⅰ＜Ⅲ，T₁中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T₂中的狀態(tài)，CO百分含量減小，說明平衡正向移動，說明T₁未達平衡狀態(tài)，T₂中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T₃中的平衡狀態(tài)，CO百分含量增大，說明平衡逆向移動，說明T₂可能達平衡狀態(tài)，一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ，該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，若三個容器內(nèi)的反應(yīng)都達到化學(xué)平衡時，Ⅰ容器溫度最低，所以CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T₁，
故答案為：Ⅲ；T₁．

點評 本題目綜合考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用等方面的知識，側(cè)重于影響平衡移動及平衡常數(shù)的因素的考查，注意知識的歸納和整理是關(guān)鍵，題目難度中等．注意（4）從圖象中曲線的變化趨勢分析條件改變導(dǎo)致平衡移動的特點．