Question

3．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b（填字母）．
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1mol NO
測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數K=$\frac{8}{3}$．
（2）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）．
（3）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（填“正”或“負”）極，寫出B極電極反應式：O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-．
（4）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對于含NO較多混合氣體無法完全吸收，因為NO不能與Na₂CO₃溶液反應．

Answer 1

分析 （1）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等且反應體系中各物質的物質的量不變、物質的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的一系列物理量不變；利用三段法計算平衡時的濃度來計算化學平衡常數；
（2）氨氣是堿性氣體，可以和酸反應生成鹽；
（3）根據圖知，A電極上失電子發生氧化反應生成水和二氧化碳；B電極上失電子和二氧化碳生成碳酸根離子；
（4）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；
②NO和碳酸鈉不反應．

解答 解：（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，故錯誤；
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，故正確；
c．SO₃的體積分數不變時，說明正逆反應速率相等，則能作為平衡狀態的判斷依據，故正確；
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，故錯誤；
                    NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物質的體積       1a       2a             0     0
轉化物質的體積         x        x              x     x
平衡物質的體積         1a-x     2a-x           x     x
則（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=0.8a，故平衡常數為=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：b；$\frac{8}{3}$；
（2）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）；
（3）根據圖知，A電極上失電子發生氧化反應生成水和二氧化碳，所以A是負極；B電極上失電子和二氧化碳生成碳酸根離子，電極反應式為O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
故答案為：負；O₂+4e^-+2CO₂═2CO₃^2-；
（4）①設NO的物質的量是x，NO₂的物質的量是y，根據一氧化氮和二氧化氮分別得到的二氧化碳的物質的量及溶液質量增加的量列方程組為：$\left\{\begin{array}{l}{x+\frac{y-x}{2}=\frac{22.4}{22.4}}\\{32x+24（y-x）=44}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=\frac{1}{4}}\\{y=\frac{7}{4}}\end{array}\right.$，即一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比=$\frac{1}{4}$：$\frac{7}{4}$，相同條件下，物質的量之比等于其體積之比，所以一氧化氮和二氧化氮的體積之比是1：7，
故答案為：1：7；
②對于含NO較多混合氣體無法完全吸收，因為NO不能與Na₂CO₃溶液反應，
故答案為：對于含NO較多混合氣體無法完全吸收，因為NO不能與Na₂CO₃溶液反應．

點評 本題考查化學平衡計算、原電池原理、化學平衡狀態判斷等知識點，為高頻考點，化學平衡判斷中只有反應前后改變的物理量才能作為判斷依據，注意原子守恒的靈活運用．