Question

研究NO_2、SO_{2 、}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                                。
利用反應6NO₂＋ 8NH₃7N₂＋12 H₂O也可處理NO₂。當轉移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標準狀況下是       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
則反應NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH=            kJ·mol^-1。
一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1:2置于密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是       。
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1 mol SO₃的同時生成1 molNO₂
該溫度下，此反應的平衡常數表達式K=         。
（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下圖所示。該反應ΔH     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                                    。

Answer 1

（16分）（除注明的3分外，其余每空2分，共16分）
（1）3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃（3分）；6.72     
（2）－41.8；b；  K=c(SO₃).c(NO）/c(NO₂）.c(SO₂) （3分）
（3）< 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。

試題分析：（1）NO₂用水吸收，反應方式為：3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃；在6NO₂＋ 8NH₃7N₂＋12 H₂O反應中，NO₂ 化合價由+4→0，得到4e-，現在轉移1.2mole-，即NO₂ 得到1.2mole-，所以n(NO₂ )=1.2mol/4=0.3mol，所以標況下V（NO₂）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L。
（2）反應NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）可以由已知方程式（①+②）/2得到，所以ΔH=（ΔH₁+ΔH₂）/2=-41.8kJ·mol；該反應前后氣體系數不變，所以反應前后壓強始終不變，壓強不變不能判斷達平衡，a錯誤；反應物NO₂ 呈紅棕色，隨著反應進行NO₂ 不斷變化，顏色不斷變化，當不變時，NO₂ 濃度不變可以說明達到平衡，b正確；生成物SO₃：NO始終等于1：1，所以體積比不隨反應而改變，不能判定達平衡，c錯誤；每消耗1 mol SO₃的同時生成1 molNO₂ 都是逆反應速率，不能判定達平衡，d錯誤；所以應該選b。平衡常數表達式為K=c(SO₃).c(NO）/c(NO₂).c(SO₂)。
（3）由圖像可知，壓強相同時，溫度越大，CO的平衡轉化率越小，所以升溫對正反應不利，正反應是個放熱反應，ΔH<0；再由圖像可知，當溫度為250℃壓強為1.3×10⁴kPa左右時，CO的平衡轉化率已經很高，再增大壓強，轉化率增大不多，所以沒必要再加壓增大成本了。