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，也可用NH₃處理，也可用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol-1
若用標準狀況下2.24L CH4還原NO₂至N₂整個過程中轉移的電子總數為

 

（阿伏加德羅常數的值用NA表示），放出的熱量為

 

kJ．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

 2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol-1  2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol-1
（�。﹦t反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

 

kJ?mol-1．
（ⅱ）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，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

．
A．每消耗1molSO₃的同時生成1molNO₂     B．體系壓強保持不變
C．混合氣體顏色保持不變                   D．SO₃和NO的體積比保持不變
（ⅲ）某溫度下，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖1所示．
平衡狀態(tài)由A變到B時．平衡常數K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）

（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圖2所示．該反應△H

 

0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

考點：氧化還原反應的電子轉移數目計算,有關反應熱的計算,反應熱和焓變,化學平衡常數的含義,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）反應中CH₄發(fā)生氧化反應生成CO₂，結合碳元素化合價變化計算轉移電子數目；根據蓋斯定律寫出CH₄還原NO₂至N₂的熱化學方程式，據此計算放出的熱量；
（2）（i）根據蓋斯定律計算反應熱；
（ii）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、含量不再改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此進行判斷；
（iii）由A到B狀態(tài)改變壓強，溫度不變，而平衡常數只受溫度影響；
（3）由圖可知，壓強一定時，溫度越高CO的轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，結合溫度對平衡移動影響解答．

解答： 解：（1）2.24L CH₄的物質的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，反應中CH₄發(fā)生氧化反應生成CO₂，碳元素化合價由-4價升高為+4，故轉移電子數目=0.1mol×[4-（-4）]×N_Amol^-1=0.8N_A；
由①、CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②、CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
根據蓋斯定律，

1

2

×（①+②）可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

1

2

×（-574kJ?mol^-1-1160kJ?mol^-1）=867kJ?mol^-1，故2.24LCH₄還原NO₂至N₂放出的熱量為0.1mol×867kJ?mol^-1=86.7kJ，
故答案為：0.8N_A；86.7kJ；
（2）（i）已知：①、2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

 2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
 ②、2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
根據蓋斯定律，

1

2

×（①-②）可得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），則△H=

1

2

×[-196.6kJ?mol^-1-（-113.0kJ?mol^-1）]=-41.8kJ?mol^-1，
故答案為：-41.8；
（ⅱ）發(fā)生反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），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，下列能說明反應達到平衡狀
A．每消耗1molSO₃的同時生成1molNO₂，都表示逆反應速率，反應始終按此關系進行，故A錯誤； 
B．反應前后氣體的物質的量不變，體系壓強始終保持不變，故B錯誤；
C．只有二氧化氮有顏色，混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，說明到達平衡狀態(tài)，故C正確；
D．開始只有NO₂與SO₂反應建立平衡，SO₃和NO的化學計量數之比為1：1，二者的體積比始終為1：1，故D錯誤，
故答案為：C；
（iii）平衡常數只受溫度影響由A到B狀態(tài)改變壓強，溫度不變，故平衡常數不變，即K（A）=K（B），故答案為：=；
（3）由圖可知，壓強一定時，溫度越高CO的轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，即逆反應方向是吸熱反應，則正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：＜．

點評：本題較綜合，涉及氧化還原反應計算、反應熱的有關計算、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數、化學平衡圖象及影響因素等，難度中等，注意平衡狀態(tài)判斷中選擇的物理量應隨反應變化，該物理量由變化到不變化，說明到達平衡．