Question

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═2HNO₃+NO

．利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑

加熱

7N₂+12H₂O也可處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

-41.8

kJ?mol^-1．
 一定條件下，將NO₂與SO₂以物質(zhì)的量比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，測得NO₂與SO₂物質(zhì)的量比為1：6，則平衡常數(shù)K=

8

3

．
（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)系如下圖所示．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

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)物質(zhì)與水的反應(yīng)物與生成物來書寫化學(xué)反應(yīng)方程式，再利用氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移計(jì)算，然后計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積；
（2）利用蓋斯定律來計(jì)算反應(yīng)熱，利用三段法計(jì)算平衡時的濃度來計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；
（3）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，共轉(zhuǎn)移了4 mol電子，故轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO₂為1.2÷4×22.4L=6.72L．
（2）根據(jù)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；
設(shè)加入的二氧化氮的物質(zhì)的量為a，則二氧化硫的為2a，
                    NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
  起始物質(zhì)的量      1a       2a         0     0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量         x        x         x     x
平衡物質(zhì)的量        a-x     2a-x        x     x
則（a-x）：（2a-x）=1：6，x=

4a

5

，則平衡時，C（ NO₂）=

a-x

V

mol/L=

a

5V

mol/L，C（SO₂）=

2a-x

V

mol/L=

6a

5V

mol/L
C（SO₃）=C（NO）=

4a

5V

mol/L，平衡常數(shù)K=

4a 5V . 4a 5V

a 5V ? 6a 5V

=

8

3

，故答案為：

8

3

；
（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，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：該題將元素化合物與能量變化、化學(xué)平衡等知識柔和在一起進(jìn)行考察，充分體現(xiàn)了高考的綜合性，第（3）容易出錯，需認(rèn)真分析圖象，注意圖象的變化趨勢及縱橫坐標(biāo)的含義，從而得出正確結(jié)論．