Question

（12分）研究NO_2、SO_{2 、}CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。
（1）NO₂可用水吸收，相應的化學反應方程式為              。
（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
則反應NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的ΔH=      kJ·mol^-1
一定條件下，將1 mol  NO₂與2 mol  SO₂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
測得上述反應平衡時NO₂與SO₂物質的量之比為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）。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。該反應ΔH     0（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                 。

Answer 1

（12分每空2分）（1）3NO₂＋H₂O＝2HNO₃＋NO
（2）—41.8         b           8/3(或2.67)     
（3）＜     在1.3×10⁴kPa下CO轉化率已較高，再增大壓強CO轉化率提高不大，而生產成本增加，得不償失。

（1）NO₂溶于水生成NO和硝酸，反應的方程式是3NO₂＋H₂O=NO＋2HNO₃。
（2）本題考察蓋斯定律的應用、化學平衡狀態的判斷以及平衡常數的計算。① 2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）    ΔH₁="-196.6" kJ·mol^-1 ② 2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）    ΔH₂="-113.0" kJ·mol^-1  。②－①即得出2NO₂（g）+2SO₂（g）2SO₃（g）+2NO（g）  ΔH=ΔH₂－ΔH₁="-113.0" kJ·mol^-1 +196.6 kJ·mol^-1＝+83.6kJ·mol^-1。所以本題的正確答案是－41.8；反應NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）的特點體積不變的、吸熱的可逆反應，因此a不能說明。顏色的深淺與氣體的濃度大小有關，而在反應體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體，所以混合氣體顏色保持不變時即說明NO₂的濃度不再發生變化，因此b可以說明；SO₃和NO是生成物，因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1：1，c不能說明；SO₃和NO₂一個作為生成物，一個作為反應物，因此在任何情況下每消耗1 mol SO₃的同時必然會生成1 molNO₂，因此d也不能說明；設NO₂的物質的量為1mol，則SO₂的物質的量為2mol，參加反應的NO₂的物質的量為xmol。

（3）由圖像可知在相同的壓強下，溫度越高CO平衡轉化率越低，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此正反應是放熱反應；實際生產條件的選擇既要考慮反應的特點、反應的速率和轉化率，還要考慮生產設備和生產成本。由圖像可知在1.3×10⁴kPa左右時，CO的轉化率已經很高，如果繼續增加壓強CO的轉化率增加不大，但對生產設備和生產成本的要求卻增加，所以選擇該生產條件。