Question

1．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）NO₂可用水吸收，相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃．利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃$?_{加熱}^{催化劑}$7N₂+12H₂O也可處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是6.72L．
（2）已知：反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．
一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是bc．
a、體系壓強(qiáng)保持不變                  b、混合氣體顏色保持不變
c、SO₂和NO的體積比保持不變        d、每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂
e、混合氣體的密度不變                f、混合氣體的平均分子量不變
測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=$\frac{8}{3}$．
（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．CO在不同
溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．該△H＜0（填“＞”或“＜”）．實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)物質(zhì)與水的反應(yīng)物與生成物來(lái)書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式，再利用氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移計(jì)算，然后計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不變，據(jù)此進(jìn)行判斷；利用三段法計(jì)算平衡時(shí)的濃度來(lái)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
（3）利用化學(xué)平衡的影響因素和工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系來(lái)分析．

解答 解：（1）NO₂與H₂O反應(yīng)的方程式為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O，當(dāng)反應(yīng)中有1 mol NO₂參加反應(yīng)時(shí)，共轉(zhuǎn)移了4 mol電子，故轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO₂為：1.2÷4×22.4L=6.72L，
故答案為：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；6.72；
（2）a．無(wú)論是否達(dá)到平衡，體系壓強(qiáng)都保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明濃度不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計(jì)量數(shù)之比為1：1，無(wú)論是否達(dá)到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
設(shè)加入的二氧化氮的物質(zhì)的量為a，則二氧化硫的為2a，
                    NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始時(shí)（mol） 1a       2a                 0                0
轉(zhuǎn)化時(shí)（mol） x        x                   x                x
平衡時(shí)（mol） a-x    2a-x                x                x
則（a-x）：（2a-x）=1：6，x=$\frac{4a}{5}$，則平衡時(shí)，c（ NO₂）=$\frac{a-x}{V}$mol/L=$\frac{a}{5V}$mol/L，c（SO₂）=$\frac{2a-x}{V}$mol/L=$\frac{6a}{5V}$mol/L，c（SO₃）=c（NO）=$\frac{4a}{5V}$mol/L，
則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=$\frac{\frac{4a}{5V}×\frac{4a}{5V}}{\frac{a}{5V}×\frac{6a}{5V}}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：bc；$\frac{8}{3}$；
（3）由圖可知，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；壓強(qiáng)大，有利于加快反應(yīng)速率，有利于使平衡正向移動(dòng)，但壓強(qiáng)過(guò)大，需要的動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因?yàn)樵?50℃、壓強(qiáng)為1.3×10⁴ kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較大，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，沒(méi)有必要再增大壓強(qiáng)．
故答案為：＜，在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加得不償失．

點(diǎn)評(píng) 該題將元素化合物與能量變化、化學(xué)平衡等知識(shí)柔和在一起進(jìn)行考察，充分體現(xiàn)了高考的綜合性，第（3）容易出錯(cuò)，需認(rèn)真分析圖象，注意圖象的變化趨勢(shì)及縱橫坐標(biāo)的含義，從而得出正確結(jié)論．