Question

(12分）研究NO_2、SO_{2 、}CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO₂可用水吸收，相应的化学反应方程式为               。利用反应6NO₂＋ 8NH₃7N₅＋12 H₂O也可处理NO₂。当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是        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

则反应NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH=         kJ·mol^-1。

一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是          。

a．体系压强保持不变

b．混合气体颜色保持不变

c．SO₃和NO的体积比保持不变

d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 molNO₂

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH         0（填“>”或“ <”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是                   。

Answer

（1）3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；6.72

（2）－41.8；b；

（3）< 在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

【解析】

试题分析：（1）NO2与水反应的化学反应方程式为3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；6NO2＋ 8NH37N5＋12 H2O 当反应中有1mol NO2参加反应时，共转移4 mol电子，故当转移1.2mol电子时，消耗的NO2为1.2÷4×22.4=6.72 L；

（2）根据盖斯定律，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH1=-196.6 kJ·mol-1 ①

2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH2=-113.0 kJ·mol-1 ②

①-② 得2NO2（g）+2SO2（g）2SO3（g）+2NO（g）ΔH=ΔH1-ΔH2=-83.6 kJ·mol-1

则NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH=－41.8kJ·mol-1

反应 NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特点是体积不变、放热的可逆反应，a、体系压强保持不变，不能说明达到化学平衡状态，a错误；b、颜色的深浅与气体的浓度大小有关，在反应体系中只有NO2是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时说明NO2的浓度不再改变，说明达到化学平衡状态，b正确；c、SO3和NO是生成物，所以任何时候两者的体积比都是1:1，c错误；d、任何时候每消耗1 mol SO3的同时一定生成1 molNO2，d错误；答案选d

（3）由图像可知，在相同的压强下，温度越高CO平衡转化率越低，说明升温平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0；实际生产条件的选择要考虑反应的特点，反应的速率和转化率，还要考虑生产设备和生产成本，由图像可知250℃、1.3×104kPa时，CO的转化率已经很高，如果继续加压，CO的转化率增加不大，但对生产设备和生产成本的要求却增加，所以选择该生产条件。

考点：化学平衡状态的判断，反应热的计算，平衡状态的应用。