Question

【題目】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，相應的化學方程式為____________________。利用反應6NO2+8NH37N2+12H2O也可處理NO2。當轉移1.2 mol電子時，消耗的NH3在標準狀況下是____L。

（2）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

①則反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH = ____ kJ·mol-1。

②一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是____(填字母)。

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1 mol SO3的同時生成1 mol NO2

③測得上述反應平衡時NO2與SO2的體積比為1∶6，則平衡常數K=____。

（3）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。

該反應的ΔH ____(填“>”或“<”)0。實際生產條件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，選擇此壓強的理由是________________。

（4）煤燃燒產生的煙氣也含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx，可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+2NO2(g) ═ N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　ΔH = -867 kJ·mol-1

2NO2(g)N2O4(g) ΔH = -56.9 kJ·mol-1

H2O(g)H2O(l) ΔH = -44 kJ·mol-1

寫出CH4 催化還原N2O4(g) 生成N2(g)、CO2(g) 和H2O(l)的熱化學方程式：______。

Answer 1

【答案】 NO2+H2O ═ 2HNO3+NO 8.96 -41.8 B 2.67 < 在250 ℃、1.3×104 kPa下，CO轉化率已較高，再增大壓強，CO轉化率提高不大，而生產成本增加 CH4(g)+N2O4(g) ═ N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH = -898.1 kJ·mol-1

【解析】本題主要考查化學平衡的移動。

（1）NO2可用水吸收，相應的化學方程式為NO2+H2O ═ 2HNO3+NO。NH3～3e-，當轉移1.2 mol電子時，消耗NH30.4mol，在標準狀況下是0.4mol×22.4L/mol=8.96L。

（2）①反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=0.5(-196.6+113.0)kJ·mol-1=-41.8kJ·mol-1。

②A．該反應氣體物質的量無變化，反應過程中壓強一直保持不變，故A不能說明反應達到平衡狀態；B．混合氣體顏色隨著反應進行而發生變化，當混合氣體顏色保持不變時，反應達到平衡狀態，故B能說明反應達到平衡狀態；C．SO3和NO的體積比等于它們的化學計量數之比，SO3和NO的體積比一直保持不變, 故C不能說明反應達到平衡狀態；D．每消耗1molSO3的同時生成1molNO2，都是逆反應速率，故D不能說明反應達到平衡狀態。故選B。

③NO2與SO2起始體積比1∶2，設NO2體積轉化x，測得上述反應平衡時NO2與SO2的體積比為1∶6，則(1-x):(2-x)=1:6，x=0.8,平衡常數K=0.82/(0.2×1.2)=8/3=2.67。

（3）壓強一定時，CO的轉化率隨著溫度升高而減小，說明升溫平衡左移，該反應的ΔH<0。實際生產條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是在250 ℃、1.3×104 kPa下，CO轉化率已較高，再增大壓強，CO轉化率提高不大，而生產成本增加。

（4）將上述三個熱化學方程式依次用a、b、c代替，a-b+2c得CH4催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程式：CH4(g)+N2O4(g) ═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH = -898.1 kJ·mol-1。