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，相應的化學反應方程式為3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃．利用反應6NO₂+8NH₃$?_{加熱}^{催化劑}$7N₅+12H₂O也可處理NO₂．當轉移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標準狀況下是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，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)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和NO的體積比保持不變        d．每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂
（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的轉化率已經很高，如果增加壓強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）二氧化氮可以和水反應生成硝酸和一氧化氮，根據化學方程式以及電子轉移知識來回答；
（2）根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（3）根據化學平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學反應是否達到平衡；
（4）利用化學平衡的影響因素和工業(yè)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，則NO₂+SO₂?SO₃+NO△H=-41.8 kJ•mol^-1；
a．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(tài)，a錯誤；
b．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，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，故c錯誤；
d．d中所述的兩個速率都是逆反應速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據，故d錯誤．
故答案為：-41.8；b；
（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：＜；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 本題考查了熱化學方程式的計算、氧化還原反應的計算、化學平衡狀態(tài)的判斷等知識，題目難度中等，明確蓋斯定律的含義、化學平衡的影響因素為解答關鍵，注意掌握電子守恒在氧化還原反應計算中的應用方法．