Question

（2011?山東）研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理有重要意義．
（1）NO₂可用水吸收，相應的化學方程式為

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

．利用反應
6NO₂+8NH₃ 

催化劑

△

7N₂+12H₂O也可以處理NO₂．當轉移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標準狀況下是

6.72

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NO₂（g）+SO₂ （g）?SO₃ （g）+NO（g）的△H=

-41.8

kJ?mol^-1
一定條件下，將與體積比1：2置于密閉容器中發生上述反應，下列能說明反映達到平衡狀態的是

b

．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃與NO的體積比保持不變
d．每消耗1molSO₃的同時生成1molNO₂
測得上述反應平衡時的NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數K=

2.67或8/3

．
（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△H

＜

0（填“＞”或“＜”）．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1.3×10⁴kPa下，CO的轉化率已較高，再增大壓強CO的轉化率提高不大，而生產成本增加得不償失．

．

Answer 1

分析：（1）根據物質與水的反應物與生成物來書寫化學反應方程式，再利用氧化還原反應中電子轉移計算，然后來計算標準狀況下氣體的體積；
（2）利用蓋斯定律來計算反應熱，利用化學平衡的特征“等”、“定”來判定化學平衡，利用三段法計算平衡時的濃度來計算化學平衡常數；
（3）利用化學平衡的影響因素和工業生產的關系來分析．

解答：解：（1）NO₂與H₂O反應的方程式為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O，當反應中有1 mol NO₂參加反應時，共轉移了4 mol電子，故轉移1.2mol電子時，消耗的NO₂為1.2÷4×22.4L=6.72L．
（2）根據蓋斯定律，將第二個方程式顛倒過來，與第一個方程式相加得：2NO₂+2SO₂═2SO₃+2NO，△H=-83.6 kJ?mol^-1，故NO₂+SO₂?SO₃+NO，△H=-41.8 kJ?mol^-1；本反應是反應前后氣體分子數不變的反應，故體系的壓強保持不變，故a不能說明反應已達到平衡狀態；隨著反應的進行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，故b可以說明反應已達平衡；SO₃和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態的判斷依據；d中所述的兩個速率都是逆反應速率，不能作為平衡狀態的判斷依據．
              
                    NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物質的體積       1a       2a             0     0
轉化物質的體積         x        x              x     x
平衡物質的體積         1a-x     2a-x           x     x
則（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常數為=x²/（1a-x）（2a-x）=8/3．
（3）由圖可知，溫度升高，CO的轉化率降低，平衡向逆反應方向移動，故逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，△H＜0；壓強大，有利于加快反應速率，有利于使平衡正向移動，但壓強過大，需要的動力大，對設備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因為在250℃、壓強為1.3×10⁴ kPa時，CO的轉化率已較大，再增大壓強，CO的轉化率變化不大，沒有必要再增大壓強．
故答案為：（1）3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；6.72
          （2）-41.8；b；2.67或8/3
         （3）＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉化率已較高，再增大壓強CO的轉化率提高不大，而生產成本增加得不償失．

點評：該題將元素化合物與能量變化、化學平衡等知識柔和在一起進行考察，充分體現了高考的綜合性，看似綜合性較強的問題，只要細細分析，還是能各個突破的．第（3）容易出錯，需認真分析圖象，得出正確結論．