Question

5．研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理及利用的方法具有重要意義．
（1）一定條件下，NO₂與SO₂反應生成SO₃和NO兩種氣體．將體積比為1：2的NO₂、SO₂氣體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bc．
a．體系壓強保持不變             b．混合氣體顏色保持不變
c．體系中SO₃的體積分數保持不變   d．每消耗1mol SO₂的同時生成1molNO
（2）測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數K=$\frac{8}{3}$．
（3）新型氨法煙氣脫硫技術的化學原理是采用氨水吸收煙氣中的SO₂，再用一定量的磷酸與上述吸收產物反應．該技術的優點除了能回收利用SO₂外，還能得到一種復合肥料，該復合肥料可能的化學式為（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）（寫出一種即可）．
（4）如圖是MCFC燃料電池，它是以水煤氣（CO、H₂）
為燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質．A為電池的負極（選填“正”或“負”）寫出B極電極反應式2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-．
（5）工業上常用Na₂CO₃溶液吸收法處理氮的氧化物（以NO和NO₂的混合物為例）．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應．
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂
①用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO和NO₂的混合物，每產生22.4L（標準狀況）CO₂（全部逸出）時，吸收液質量就增加44g，則混合氣體中NO和NO₂的體積比為1：7．
②用Na₂CO₃溶液吸收法處理氮的氧化物存在的缺點是含NO較多混合氣體無法完全吸收．

Answer 1

分析 （1）a．隨反應：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的進行，氣體的總的物質的量不變，壓強不變．
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變．
c．隨反應進行NO和O₂的物質的量之比發生變化．
d．每消耗1mol SO₂的同時生成1mol NO都表示正反應速率．
（2）據三段式求出各物質的濃度以及化學平衡常數表達式計算化學平衡常數；
（3）氨氣是堿性氣體，可以和酸反應生成鹽；
（4）碳酸鹽燃料電池中通氧氣的電極一定為正極，通入燃料的電極一定為負極，氧氣在該電極上發生還原反應；
（5）①根據二氧化碳氣體體積和溶液質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；
②根據過多的NO不能與Na₂CO₃溶液反應；

解答 解：（1）a．隨反應進行，氣體的物質的量不變，壓強不變，體系壓強保持不變，不能說明到達平衡狀態，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，說明到達平衡狀態，故b正確；
c．隨反應進行NO和O₂的物質的量之比發生變化，NO和O₂的物質的量之比保持不變，說明到達平衡狀態，故c正確；
d．每消耗1mol SO₂的同時生成1mol NO都表示正反應速率，反應自始至終都按此比例進行，故d錯誤．
故選：bc；
（2）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（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=$\frac{4}{5}$a，故平衡常數K=$\frac{C（SO{\;}_{3}）C（NO）}{c（NO{\;}_{2}）C（SO{\;}_{2}）}$=$\frac{x{\;}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{\frac{16}{25}a{\;}^{2}}{\frac{1}{5}a×\frac{6}{5}a}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：$\frac{8}{3}$；
（3）氨氣是堿性氣體，可以和磷酸反應生成鹽，產生的鹽隨著酸的磷酸的量的多少而不同，可以產生磷酸銨，磷酸氫銨或是磷酸二氫銨，故答案為：（NH₄）₃PO₄（或（NH₄）₂HPO₄或NH₄H₂PO₄）；
（4）碳酸鹽燃料電池中通氧氣的電極一定為正極，通入燃料的電極一定為負極，氧氣在該電極上發生還原反應，故答案為：負；2CO₂+O₂+4e^-=2CO₃^2-；
（5）①設NO的物質的量是x，NO₂的物質的量是y，則
x+$\frac{y-x}{2}$=$\frac{22.4}{22.4}$mol；
32x+24（y-x）=44
解得：x=$\frac{1}{4}$，y=$\frac{7}{4}$；即一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比$\frac{1}{4}$：$\frac{7}{4}$=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．
②NO不能與Na₂CO₃溶液反應，所以對于含NO較多混合氣體無法完全吸收，故答案為：含NO較多混合氣體無法完全吸收．

點評 本題主要考查平衡狀態判斷、平衡常數、電極反應以及化學計算，注意平時知識的積累以及靈活應用是解題的關鍵，難度不大．