Question

7．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}$7N₅+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：
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=-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)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是b．
a．體系壓強(qiáng)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1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂
（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．該反應(yīng)△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）二氧化氮可以和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，根據(jù)化學(xué)方程式以及電子轉(zhuǎn)移知識來回答；
（2）根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡；
（4）利用化學(xué)平衡的影響因素和工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系來分析．

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的體積為：1.2×$\frac{1}{4}$×22.4L=6.72L，
故答案為：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；6.72；
（2）根據(jù)蓋斯定律，將第二個(gè)方程式顛倒過來，與第一個(gè)方程式相加得：2NO₂+2SO₂═2SO₃+2NO，△H=-83.6 kJ•mol^-1，則NO₂+SO₂?SO₃+NO△H=-41.8 kJ•mol^-1；
a．本反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)保持不變，故a不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；
b．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，故b可以說明反應(yīng)已達(dá)平衡，故b正確；
c．SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故c錯(cuò)誤；
d．d中所述的兩個(gè)速率都是逆反應(yīng)速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故d錯(cuò)誤．
故答案為：-41.8；b；
（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，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，但壓強(qiáng)過大，需要的動力大，對設(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 本題考查了熱化學(xué)方程式的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷等知識，題目難度中等，明確蓋斯定律的含義、化學(xué)平衡的影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握電子守恒在氧化還原反應(yīng)計(jì)算中的應(yīng)用方法．