Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）利用反應(yīng)：6NO₂+8NH₃

催化劑

加熱

7N₂+12H₂O 可以處理硝酸生產(chǎn)中的NO₂，消除尾氣污染．上述反應(yīng)中，每當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標準狀況下是

 

L．
（2）（已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g） 的△H=

 

kJ?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)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系壓強保持不變                 b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變        d．每消耗1molNO₂的同時生成1mol SO₃
當測得上述反應(yīng)平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

 

．
（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)化率與壓強的關(guān)系如圖所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此條件的理由是

 

．

Answer 1

考點：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）反應(yīng)中NO₂中N元素化合價由+4降低為氮氣中0價，據(jù)此計算NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算NO₂的體積；
（2）根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷，注意選擇的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡；
令NO₂與SO₂的起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，設(shè)平衡時參加反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)平衡時NO₂與SO₂體積比列方程計算，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達式計算；
（3）由圖可知，壓強一定時，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
在250℃、1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本卻會顯著增加．

解答： 解：（1）反應(yīng)中NO₂中N元素化合價由+4降低為氮氣中0價，轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂的物質(zhì)的量=

1.2mol

4

=0.3mol，故消耗NO₂的體積=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72；
（2）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，（①-②）×

1

2

得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g） 故△H=

1

2

×[（-196.6kJ?mol^-1）-（-113.0kJ?mol^-1）]=-41.8kJ?mol^-1；
a．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，體系壓強始終保持不變，故壓強不變不能說明到達平衡，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，反應(yīng)到達平衡，故b正確；
c．開始只投入二氧化氮與二氧化硫，反應(yīng)進行SO₃和NO的體積比始終保持不變，不能說明到達平衡，故c錯誤；
d．每消耗1molNO₂的同時生成1mol SO₃，反應(yīng)始終按此比例關(guān)系進行，不能說明到達平衡，故d錯誤；
令NO₂與SO₂的起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，設(shè)平衡時參加反應(yīng)的NO₂的物質(zhì)的量為xmol，則：
          NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
開始（mol）：1       2        0       0
變化（mol）：x       x        x       x
平衡（mol）：1-x     2-x      x       x
故（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故平衡常數(shù)=

x×x

(1-x)×(2-x)

=

0.8×0.8

(1-0.8)×(2-0.8)

=

8

3

，
故答案為：-41.8；b；

8

3

；
（3）由圖可知，壓強一定時，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0；
在250℃、1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本卻會顯著增加，故實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，
故答案為：＜；在250℃、1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本卻會顯著增加．

點評：本題考查氧化還原反應(yīng)計算、反應(yīng)熱計算、平衡狀態(tài)判斷、平衡常數(shù)計算、化學(xué)平衡圖象及影響因素等，側(cè)重對基礎(chǔ)知識的運用，注意掌握三段式解題法，難度中等．