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+8NH37N2+12H2O也可處理NO2。當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2 mol電子時(shí)，消耗的NH3在標(biāo)準(zhǔn)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-1

①則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH = ____ kJ·mol-1。

②一定條件下，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____(填字母)。

A．體系壓強(qiáng)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(shí)生成1 mol NO2

③測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2的體積比為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)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

該反應(yīng)的ΔH ____(填“>”或“<”)0。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是________________。

（4）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣也含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx，可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+2NO2(g) ═ N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　ΔH = -867 kJ·mol-1

2NO2(g)N2O4(g) ΔH = -56.9 kJ·mol-1

H2O(g)H2O(l) ΔH = -44 kJ·mol-1

寫出CH4 催化還原N2O4(g) 生成N2(g)、CO2(g) 和H2O(l)的熱化學(xué)方程式：______。

Answer 1

【答案】 NO2+H2O ═ 2HNO3+NO 8.96 -41.8 B 2.67 < 在250 ℃、1.3×104 kPa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加 CH4(g)+N2O4(g) ═ N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH = -898.1 kJ·mol-1

【解析】本題主要考查化學(xué)平衡的移動(dòng)。

（1）NO2可用水吸收，相應(yīng)的化學(xué)方程式為NO2+H2O ═ 2HNO3+NO。NH3～3e-，當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2 mol電子時(shí)，消耗NH30.4mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.4mol×22.4L/mol=8.96L。

（2）①反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=0.5(-196.6+113.0)kJ·mol-1=-41.8kJ·mol-1。

②A．該反應(yīng)氣體物質(zhì)的量無(wú)變化，反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)一直保持不變，故A不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；B．混合氣體顏色隨著反應(yīng)進(jìn)行而發(fā)生變化，當(dāng)混合氣體顏色保持不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；C．SO3和NO的體積比等于它們的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，SO3和NO的體積比一直保持不變, 故C不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；D．每消耗1molSO3的同時(shí)生成1molNO2，都是逆反應(yīng)速率，故D不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。故選B。

③NO2與SO2起始體積比1∶2，設(shè)NO2體積轉(zhuǎn)化x，測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2的體積比為1∶6，則(1-x):(2-x)=1:6，x=0.8,平衡常數(shù)K=0.82/(0.2×1.2)=8/3=2.67。

（3）壓強(qiáng)一定時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而減小，說(shuō)明升溫平衡左移，該反應(yīng)的ΔH<0。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是在250 ℃、1.3×104 kPa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加。

（4）將上述三個(gè)熱化學(xué)方程式依次用a、b、c代替，a-b+2c得CH4催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式：CH4(g)+N2O4(g) ═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH = -898.1 kJ·mol-1。