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）利用ClO2氧化氮氧化物反應過程如下：

NONO2無污染物

反應Ⅰ的化學方程式是2NO＋ClO2＋H2O=NO2＋HNO3＋HCl，反應Ⅱ的化學方程式是__________________________。

(2)利用固體氧化物電解池通過電解方式分解氮氧化物的過程如圖3所示，寫出電解池中通入NO一端的電極反應式：_______________________。

(3)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NO2 與SO2反應的熱化學方程式為______________________。

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，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_____________。

a．體系壓強保持不變

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的同時生成1 mol NO2

e．混合氣體的平均分子量不再變化

③測得上述反應平衡時NO2與SO2體積比為1∶6，則平衡時NO2的轉化率＝____________。

Answer 1

【答案】（1）2NO2＋4Na2SO3===N2＋4Na2SO4

（2）2NO＋4e－===N2＋2O2－

（3）①NO2(g)+SO2(g)SO3(g) ＋ NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1 ② b ③80%

【解析】

試題分析：（1）反應Ⅱ為NO2和Na2SO3反應生成N2和Na2SO4，反應的化學方程式為2NO2＋4Na2SO3===N2＋4Na2SO4；（2）電解池的陰極上，NO發(fā)生得電子的還原反應生成N2，因此電極反應式為：2NO＋4e－===N2＋2O2－；陽極上，O2－發(fā)生失去電子的氧化反應，生成O2，電極反應式為：2 O2－-4e－===O2；（3）①根據(jù)蓋斯定律，可以寫出NO2 與SO2反應的熱化學方程式為NO2＋SO2(g) SO3(g) ＋ NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1；②判斷可逆反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)有：第一，各物質(zhì)的濃度保持不變；第二，正逆反應速率相等。a.由于該反應是氣體分子數(shù)不變的反應，因此恒容條件下，體系的壓強始終不變，故a錯誤；b. NO2是紅棕色氣體，而其他氣體均為無色，因此當混合氣體的顏色不變時，能夠證明反應達到平衡狀態(tài)，b正確；c. SO3和NO的體積比保持不變，不能證明達到平衡狀態(tài)，c錯誤；d. 每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2，都表示逆反應速率，d錯誤；e.混合氣體的平均分子量為，由于該反應的整個過程中，氣體的總質(zhì)量與氣體的總物質(zhì)的量均不變，因此混合氣體的平均分子量始終不變，e錯誤。故答案b。③假設NO2與SO2的初始物質(zhì)的量分別為1mol和2mol，轉化量為a mol，則：

NO2(g)+SO2(g) SO3(g) ＋ NO(g)

初始（mol） 1 2 0 0

轉化（mol） a a a a

平衡（mol） 1-a 2-a a a

測得上述反應平衡時NO2與SO2體積比為1∶6，則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故，解得，，故NO2的轉化率為80%。