Question

【題目】研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

Ⅰ.利用反應(yīng)：6NO2+8NH37N2+12H2O處理

Ⅱ.一定條件下NO2與SO2可發(fā)生反應(yīng)：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)-Q (Q>0)

Ⅲ.CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

(1)硫離子最外層電子的電子排布式為_____，氨氣分子的電子式為______，氨氣分子屬于______分子（填“極性”或者“非極性”）。

(2)C、O、S這三種元素中屬于同周期元素的非金屬性由強到弱的順序為______，能證明其遞變規(guī)律的事實是_______。

a.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性 b.氣態(tài)氫化物的沸點

c.單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易程度 d.其兩兩組合形成的化合物中元素的化合價

(3)對于Ⅰ中的反應(yīng)，120℃時，該反應(yīng)在一容積為2L的容器內(nèi)反應(yīng)，20min時達到平衡，10min時電子轉(zhuǎn)移了1.2mol，則0~10min時，平均速率v(NO2)=_______。

(4)對于Ⅱ中的反應(yīng)，將NO2與SO2以體積比1：2置于密閉容器中反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是______。

a.體系壓強保持不變 b.NO2濃度保持不變

c.NO2和SO3的體積比保持不變 d.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

(5)請寫出Ⅱ中反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=_______，如果Ⅱ中反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大，該反應(yīng)______。

a.一定向正反應(yīng)方向移動 b.平衡移動時，正反應(yīng)速率先減小后增大

c.一定向逆反應(yīng)方向移動 d.平衡移動時，逆反應(yīng)速率先增大后減小

(6)對于Ⅲ中的反應(yīng)，CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示。實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，簡述選擇此壓強的理由：______。

Answer 1

【答案】3s23p6 極性 O>C d 0.015mol/(L·min) bc a 在1.3×104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。

【解析】

(1)S2-的核外電子總數(shù)為18，最外層為M層，含有8個電子；氨氣為共價化合物，分子中含有3個N-H鍵，屬于極性分子；

(2)同一周期的元素，隨原子序數(shù)增大元素的非金屬性增強；

a.氧元素沒有含氧酸；

b.物理性質(zhì)不能比較非金屬性強弱；

d.單質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，不能說明元素的非金屬性；

d.化合物中表現(xiàn)負價的元素，對鍵合電子的吸引力更強，非金屬性更強；

(3)利用氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移計算出參加反應(yīng)的NO2，然后再根據(jù)速率公式進行計算；

(4)當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，任何一組分的物質(zhì)的量、濃度及含量等保持不變；

(5)平衡常數(shù)等于平衡時生成物的濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積；反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大，只有改變溫度使得平衡正向移動；

(6)由圖示可知：相同壓強下，溫度升高，該反應(yīng)CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；根據(jù)此時CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。

(1)S是16號元素，S2-最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其核外電子排布為1s22s22p63s23p6，則其最外層電子排布式3s23p6；

NH3為共價化合物，分子中含有3個N-H鍵，其電子式為，N-H為極性鍵，且氨氣分子為V型結(jié)構(gòu)，則氨氣屬于極性分子；

(2)C、O、S三種元素中，屬于同一周期的元素是C、O，同一周期的元素，原子序數(shù)越大，吸引電子能力就越強，元素的非金屬性增強，故元素的非金屬性O>C。

a.O元素沒有含氧酸，不能利用最高價比較O元素與C元素的非金屬性，a錯誤；

b.H2O分子之間存在氫鍵，增加了分子之間的作用力，而CH4分子之間無氫鍵，不能通過比較氫化物的沸點判斷元素非金屬性強弱，B錯誤；

c.單質(zhì)與H2反應(yīng)的難易程度，說明單質(zhì)的氧化性強弱，單質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，不能說明元素的非金屬性，C錯誤；

d.C、O兩種元素形成的是共價化合物，元素的化合價，說明共用電子對偏移方向，化合物中表現(xiàn)負價的元素，對鍵合電子的吸引力更強，非金屬性更強，D正確；

故合理選項是D；

(3)對于6NO2+8NH37N2+12H2O，當有6molNO2反應(yīng)共轉(zhuǎn)移了24mol電子，所以電子轉(zhuǎn)移了1.2mol，說明參加反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量是0.3mol，則在0～10min時，平均反應(yīng)速率υ(NO2)==0.015mol/(Lmin)；

(4)a.無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)體系內(nèi)的壓強始終不變，故不能根據(jù)“體系壓強保持不變”判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，a錯誤；

b.當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，NO2的濃度不變，所以能根據(jù)“混合氣體顏色保持不變”判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，b正確；

c.隨反應(yīng)進行NO2和SO3的體積之比會發(fā)生變化。若NO2和SO3的體積之比保持不變，說明反應(yīng)到達了平衡狀態(tài)，c正確；

d.反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，物質(zhì)的量也不變，所以平均相對分子質(zhì)量始終保持不變，因此不能根據(jù)“混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變”判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項是bc；

(5)根據(jù)平衡常數(shù)的含義可知反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) -Q(Q>0)的平衡常數(shù)K=；

化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，如果該反應(yīng)平衡常數(shù)K值變大，說明平衡正向移動，溫度升高，正反應(yīng)速率先突然增大后又有所減小，逆反應(yīng)速率先增大再增大，故合理選項是a；

(6)由圖示可知，在250℃、1.3×104kPa左右時CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，反而使生產(chǎn)成本增加，得不償失。