题目

题型：不详难度：来源：

（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              。
（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1 mol  NO₂与2 mol  SO₂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 mol  NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂物质的量之比为1:6，则平衡常数K＝         。

（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                 。

答案

（12分每空2分）（1）3NO₂＋H₂O＝2HNO₃＋NO
（2）—41.8         b           8/3(或2.67)     
（3）＜     在1.3×10⁴kPa下CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

解析

（1）NO₂溶于水生成NO和硝酸，反应的方程式是3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃。
（2）本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。① 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）    ΔH₁="-196.6" kJ·mol^-1 ② 2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）    ΔH₂="-113.0" kJ·mol^-1  。②－①即得出2NO₂（g）+2SO₂（g）2SO₃（g）+2NO（g）  ΔH=ΔH₂－ΔH₁="-113.0" kJ·mol^-1 +196.6 kJ·mol^-1＝+83.6kJ·mol^-1。所以本题的正确答案是－41.8；反应NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的特点体积不变的、吸热的可逆反应，因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO₂的浓度不再发生变化，因此b可以说明；SO₃和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1：1，c不能说明；SO₃和NO₂一个作为生成物，一个作为反应物，因此在任何情况下每消耗1 mol SO₃的同时必然会生成1 molNO₂，因此d也不能说明；设NO₂的物质的量为1mol，则SO₂的物质的量为2mol，参加反应的NO₂的物质的量为xmol。

（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，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应；实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率，还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1.3×10⁴kPa左右时，CO的转化率已经很高，如果继续增加压强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。