Question

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．

（1）利用反应6NO₂+8NH₃

催化剂

△

7N₂+12H₂O可以处理NO₂．当转移1.2mol电子时，生成的N₂在标准状况下是

7.84

L．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1 2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1则反应NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

-41.8

kJ?mol^-1．一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是

b

．
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变
d．每消耗1mol SO₃的同时生成1mol NO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=

2.67

．
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示．该反应△H

＜

0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是

在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已较高，若再增大压强，CO的转化率提高不大，且生产成本增加，得不偿失

．
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图2所示的装置．已知甲池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O．请回答：
①通入O₂的电极名称是

正

，B电极的名称是

阳

．
②通入CH₃OH的电极的电极反应式是

CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O

，A电极的电极反应式为

Ag⁺+e^-=Ag

．

Answer 1

分析：（1）根据化合价的变化结合方程式计算；
（2）利用盖斯定律计算反应热；利用盖斯定律计算反应热，得到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，计算平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（3）固定压强，根据温度对化学平衡移动的影响来确定反应的吸放热情况，根据压强和温度对化学平衡移动的影响情况来回答；
（4）燃料电池的负极上是燃料发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，和电源的正极相连的是阳极，该极上发生氧化反应，和电源负极相连的是阴极，该极上发生还原反应．

解答：解：（1）反应6NO₂+8NH₃

催化剂 .

△

7N₂+12H₂O中，6NO₂中N元素化合价降低，由+4价降低到0价，则6molNO₂参加反应，生成7mol氮气转移24mol电子，所以当转移1.2mol电子时，生成氮气体积为

1.2×7

24

mol×22.4L/mol=7.84L，
故答案为：7.84；
（2）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，利用盖斯定律将①×

1

2

-②×

1

2

得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=

1

2

×（-196.6kJ?mol^-1）-

1

2

×（-113.0kJ?mol^-1）=-41.8kJ?mol^-1，
a．无论是否达到平衡，体系压强都保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故a错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明浓度不变，达到平衡状态，故b正确；
c．SO₃和NO的计量数之比为1：1，无论是否达到平衡，二者的体积比保持不变，不能判断是否达到平衡状态，故c错误；
d．物质的量之比等于化学计量数之比，则每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂，不能判断是否达到平衡状态，故d错误；
              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物质的体积 a      2a       0       0
转化物质的体积 x      x        x        x
平衡物质的体积 a-x   2a-x      x        x
平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常数K=

c(SO3)?c(NO)

c(NO2)?c(SO2)

=

x2

(a-x)(2a-x)

=

16a2 25

(a- 4a 5 )(2a- 4a 5 )

≈2.67，
故答案为：-41.8；b；2.67；
（3）根据图象，固定压强，温度越高，则一氧化碳的转化率越小，所以平衡逆向移动，该反应是放热反应，即焓变小于零，增大压强，化学平衡右移，根据图示内容知道，加压CO的转化率提高不大，且生产成本增加，所以条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，
故答案为：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已较高，若再增大压强，CO的转化率提高不大，且生产成本增加，得不偿失；
（4）①燃料电池的负极上是燃料发生失电子的氧化反应，正极上是氧气发生得电子的还原反应，和电源的正极相连的是阳极，该极上发生氧化反应，和电源负极相连的是阴极，该极上发生还原反应，所以通入O₂的电极名称是正极，所以B是阳极，故答案为；正；阳；
②燃料电池的负极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O，在阴极A极上是银离子发生得电子的还原反应，即Ag⁺+e^-=Ag，
故答案为：CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O；Ag⁺+e^-=Ag．

点评：本题以NO₂、SO₂、CO等物质为载体，综合考查化学平衡移动、盖斯定律以及平衡常数的计算等问题，侧重于学生综合运用化学知识的能力的考查，题目难度中等．