Question

研究CO、SO₂、NO等大氣污染氣體的綜合處理與利用具有重要意義．
（1）以CO或CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇，你認為用哪種合成設(shè)計線路更符合“綠色化學(xué)”理念：（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）

 

．
（2）右圖所示是用于合成甲醇產(chǎn)品中甲醇含量的檢測儀．寫出該儀器工作時的電極反應(yīng)式：
負極

 

，正極

 

．
（3）一定條件下，NO₂和SO₂反應(yīng)生成SO₃（g）和NO兩種氣體，現(xiàn)將體積比為1：2的NO₂和SO₂的混合氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是

 

．（填序號）
A．體系壓強保持不變      B．混合氣體顏色保持不變
C．SO₃、NO的體積比保持不變D．每消耗 1mol SO₂，同時生成1mol NO當測得上述平衡體系中NO₂與SO₂體積比為1：6時，則該反應(yīng)平衡常數(shù)K值為

 

；
（4）工業(yè)常用Na₂CO₃飽和溶液回收NO、NO₂氣體：NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂ 2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₃+NaNO₂+CO₂若用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO、NO₂混合氣體，每產(chǎn)生標準狀況下CO₂ 2.24L（CO₂氣體全部逸出）時，吸收液質(zhì)量就增加4.4g，則混合氣體中NO和NO₂體積比為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)“綠色化學(xué)”的特征：反應(yīng)物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子的利用率為100%；
（2）根據(jù)得失電子及反應(yīng)類型書寫電極反應(yīng)式；
（3）化學(xué)反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結(jié)論；利用三段法計算平衡時的濃度來計算化學(xué)平衡常數(shù)；
（4）根據(jù)二氧化碳氣體體積和溶液質(zhì)量增加的量列方程組解出一氧化氮和二氧化氮的體積，從而得出其體積之比．

解答： 解：（1）以CO與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）

一定條件

CH₃OH（g）；
以CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）

一定條件

 CH₃OH（g））+H₂O，
以CO與H₂為原料，產(chǎn)物只有一種嗎，符合符合“綠色化學(xué)”的思想，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）

一定條件

CH₃OH（g）；
（2）燃料燃燒時，燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；原電池中負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以燃料在負極上發(fā)生反應(yīng)，氧氣在正極上發(fā)生反應(yīng)；正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；負極上燃料失電子和水反應(yīng)生成氫離子和二氧化碳．電極反應(yīng)式為：
負極：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂，正極：3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O，
故答案為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂；3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O；
（3）A．反應(yīng)前后氣體的體積不變，故體系壓強保持不變不能作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故A錯誤；
B．NO₂為紅棕色氣體，SO₂、SO₃（g）和NO為無色氣體，故混合氣體顏色保持不變可作為判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，故B正確；
C．平衡時各物質(zhì)的體積之比取決于物質(zhì)的起始物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率，故SO₃、NO的體積比保持不變不能作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C錯誤；
D．消耗 1mol SO₂是正反應(yīng)，同時生成1mol NO也是正反應(yīng)，故D錯誤，
                    NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物質(zhì)的體積       1a       2a             0     0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積         x        x              x     x
平衡物質(zhì)的體積         1a-x     2a-x           x     x
則（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=0.8a，故K=

0.8a×0.8a

(1a-0.8a)×(2a-0.8a)

=2.67，
故答案為：B；2.67；
（4）①設(shè)NO的物質(zhì)的量是x，NO₂的物質(zhì)的量是y，則
   

x+ y-x 2 = 22.4 22.4 32x+24(y-x)=44

解得：x=

1

4

，y=

7

4

；即一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為：

1

4

：

7

4

=1：7，所以相同條件下，一氧化氮和二氧化氮的體積之比是1：7，
故答案為：1：7．

點評：本題考查綠色化學(xué)、燃料電池、化學(xué)平衡的標志、平衡常數(shù)的計算以及物質(zhì)的量的相關(guān)計算，綜合性較強，難度中等．