Question

【題目】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)方程式為 ． 利用反應(yīng)6NO2+8NH3 7N2+12H2O也可以處理NO2 ． 當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，消耗的NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是 L．
（2）已知：
2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=﹣196.6kJmol﹣1
2NO （g）+O2（g）2NO2（g）△H=﹣113.0kJmol﹣1
則反應(yīng)NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO （g） 的△H=kJmol﹣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(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 ．
a．體系壓強(qiáng)保持不變 b．混合氣體顏色保持不變
c．SO3與NO的體積比保持不變 d．每消耗1mol SO3的同時(shí)生成1mol NO2
測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)的NO2與SO2體積比為1：6，則平衡常數(shù)K= ．
（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO （g）+2H2（g）CH3OH （g）．
①CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．該反應(yīng)△H0（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 ．
②甲醇燃料電池（簡(jiǎn)稱DMFC）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來(lái)越受到關(guān)注．DMFC工作原理如圖2所示：通入a氣體的電極是原電池的極（填“正”或“負(fù)”），其電極反應(yīng)式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）3NO2+H2O═2HNO3+NO；67.2
（2）﹣41.8；b；
（3）＜；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；負(fù)；O2+4e﹣+4H+=2H2O
【解析】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(shí)，共轉(zhuǎn)移了4 mol電子，故轉(zhuǎn)移12mol電子時(shí)，消耗的NO2為12÷4×22.4L=67.2L，
所以答案是：3NO2+H2O═2HNO3+NO；67.2；（2）根據(jù)蓋斯定律，將第二個(gè)方程式顛倒過(guò)來(lái)，與第一個(gè)方程式相加得：2NO2+2SO2═2SO3+2NO，△H=﹣83.6 kJmol﹣1 ， 則NO2+SO2SO3+NO△H=﹣41.8 kJmol﹣1；
a．本反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)保持不變，故a不能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；
b．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO2的濃度減小，顏色變淺，故b可以說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)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(jù)，故c錯(cuò)誤；
d．d中所述的兩個(gè)速率都是逆反應(yīng)速率，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，故d錯(cuò)誤．
故選b；

	NO2（g）+	SO2（g）		SO3（g）+	NO（g）
起始物質(zhì)的體積	a	2a		0	0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積	x	x		x	x
平衡物質(zhì)的體積	a﹣x	2a﹣x		x	x

平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1：6，即 = ，故x= a，故平衡常數(shù)K= = = = ，
所以答案是：﹣41.8；b； ；（3）①?gòu)臋M坐標(biāo)上一點(diǎn)0.5處，畫一條平行于縱坐標(biāo)的虛線，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)．
第二問：實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大．
所以答案是：＜；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；
②根據(jù)圖知，交換膜是質(zhì)子交換膜，則電解質(zhì)溶液呈酸性，根據(jù)氫離子移動(dòng)方向知，通入a的電極為負(fù)極、通入b的電極為正極，負(fù)極上甲醇失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ ， 正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e﹣+4H+=2H2O，
所以答案是：負(fù)；O2+4e﹣+4H+=2H2O．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解反應(yīng)熱和焓變的相關(guān)知識(shí)，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱，以及對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的理解，了解狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．