Question

12．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，相應的化學反應方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．利用反應
6NO₂+8NH₃$?_{加熱}^{催化劑}$7N₅+12H₂O也可處理NO₂．當轉移1.2mol電子時，消耗的NO₂在標準狀況下是6.72L．
（2）NH₄HCO₃是常用的氮肥，檢驗NH₄⁺的方法是取樣，滴加過量濃NaOH溶液后加熱，若產生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，說明有NH₄⁺．
（3）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
則反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ•mol^-1．
（4）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b．
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1mol SO₃的同時生成1molNO₂
（5）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如圖所示．該反應△H＜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．．

Answer 1

分析 （1）根據物質與水的反應物與生成物來書寫化學反應方程式，再利用氧化還原反應中電子轉移計算，然后計算標準狀況下氣體的體積；
（2）氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色；
（3）利用熱化學方程式和蓋斯定律來計算反應熱；
（4）平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變；
（5）利用化學平衡的影響因素和工業(yè)生產的關系來分析．

解答 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1.2mol電子時，消耗的NO₂為$\frac{1.2}{4}$×22.4L=6.72L，
故答案為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，6.72L
（2）銨鹽和強堿在加熱條件下生成氨氣，氨氣屬于堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色，其檢驗方法是：取樣，滴加過量濃NaOH溶液后加熱，若產生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，說明有NH₄⁺，
故答案為：取樣，滴加過量濃NaOH溶液后加熱，若產生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，說明有NH₄⁺．
（3）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
根據蓋斯定律計算（①-②）×$\frac{1}{2}$得到反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），△H=-41.8 kJ•mol^-1，
故答案為：-41.8 kJ•mol^-1，
（4）a．無論是否達到平衡，體系壓強都保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數之比為1：1，無論是否達到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．物質的量之比等于化學計量數之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤．
故答案為：b；
（5）由圖可知，溫度升高，CO的轉化率降低，平衡向逆反應方向移動，故逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，△H＜0；壓強大，有利于加快反應速率，有利于使平衡正向移動，但壓強過大，需要的動力大，對設備的要求也高，故選擇250℃、1.3×104kPa左右的條件．因為在250℃、壓強為1.3×10⁴ kPa時，CO的轉化率已較大，再增大壓強，CO的轉化率變化不大，沒有必要再增大壓強．
故答案為：＜，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．

點評 該題將元素化合物與能量變化、化學平衡等知識柔和在一起進行考察，充分體現了高考的綜合性，第（3）容易出錯，需認真分析圖象，注意圖象的變化趨勢及縱橫坐標的含義，從而得出正確結論．