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，相應的化學方程式為 ． 利用反應6NO2+8NH3 7N2+12H2O也可以處理NO2 ． 當轉移1.2mol電子時，消耗的NO2在標準狀況下是 L．
（2）已知：
2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=﹣196.6kJmol﹣1
2NO （g）+O2（g）2NO2（g）△H=﹣113.0kJmol﹣1
則反應NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO （g） 的△H=kJmol﹣1 ， 一定條件下，將NO2與SO2以體積比1：2置于密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是 ．
a．體系壓強保持不變 b．混合氣體顏色保持不變
c．SO3與NO的體積比保持不變 d．每消耗1mol SO3的同時生成1mol NO2
測得上述反應平衡時的NO2與SO2體積比為1：6，則平衡常數K= ．
（3）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO （g）+2H2（g）CH3OH （g）．
①CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1所示．該反應△H0（填“＞”或“＜”）．實際生產條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是 ．
②甲醇燃料電池（簡稱DMFC）由于結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染，可作為常規能源的替代品而越來越受到關注．DMFC工作原理如圖2所示：通入a氣體的電極是原電池的極（填“正”或“負”），其電極反應式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）3NO2+H2O═2HNO3+NO；67.2
（2）﹣41.8；b；
（3）＜；在1.3×104kPa下，CO的轉化率已較高，再增大壓強CO的轉化率提高不大，而生產成本增加得不償失；負；O2+4e﹣+4H+=2H2O
【解析】解：（1）NO2與H2O反應的方程式為：3NO2+H2O═2HNO3+NO；6NO2+8NH3═7N2+12H2O，當反應中有1 mol NO2參加反應時，共轉移了4 mol電子，故轉移12mol電子時，消耗的NO2為12÷4×22.4L=67.2L，
所以答案是：3NO2+H2O═2HNO3+NO；67.2；（2）根據蓋斯定律，將第二個方程式顛倒過來，與第一個方程式相加得：2NO2+2SO2═2SO3+2NO，△H=﹣83.6 kJmol﹣1 ， 則NO2+SO2SO3+NO△H=﹣41.8 kJmol﹣1；
a．本反應是反應前后氣體分子數不變的反應，故體系的壓強保持不變，故a不能說明反應已達到平衡狀態，a錯誤；
b．隨著反應的進行，NO2的濃度減小，顏色變淺，故b可以說明反應已達平衡，故b正確；
c．SO3和NO都是生成物，比例保持1：1，故c不能作為平衡狀態的判斷依據，故c錯誤；
d．d中所述的兩個速率都是逆反應速率，不能作為平衡狀態的判斷依據，故d錯誤．
故選b；

	NO2（g）+	SO2（g）		SO3（g）+	NO（g）
起始物質的體積	a	2a		0	0
轉化物質的體積	x	x		x	x
平衡物質的體積	a﹣x	2a﹣x		x	x

平衡時NO2與SO2體積比為1：6，即 = ，故x= a，故平衡常數K= = = = ，
所以答案是：﹣41.8；b； ；（3）①從橫坐標上一點0.5處，畫一條平行于縱坐標的虛線，看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉化率，溫度越高轉化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動．
第二問：實際生產條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是工業生產要考慮速經濟效益，要考慮速度和效率，壓強越大需要的條件越高，花費越大．
所以答案是：＜；在1.3×104kPa下，CO的轉化率已較高，再增大壓強CO的轉化率提高不大，而生產成本增加得不償失；
②根據圖知，交換膜是質子交換膜，則電解質溶液呈酸性，根據氫離子移動方向知，通入a的電極為負極、通入b的電極為正極，負極上甲醇失去電子發生氧化反應，負極反應式為 CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ ， 正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為O2+4e﹣+4H+=2H2O，
所以答案是：負；O2+4e﹣+4H+=2H2O．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應熱和焓變的相關知識，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱，以及對化學平衡狀態的判斷的理解，了解狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．