Question

7．研究NO₂、SO₂、等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）NO₂可用水吸收，相应的化学反应方程式为3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃．利用反应6NO₂+8NH₃ $?_{加热}^{催化剂}$ 7N₂+12H₂O也可处理NO₂．当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是6.72L．
（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=-41.8kJ•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1molNO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=$\frac{8}{3}$．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮与水反应生成硝酸与NO；
根据转移电子、结合N元素化合价变化计算消耗的NO₂的物质的量，再根据V=nV_m计算消耗NO₂的体积；
（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
根据盖斯定律，（①-②）÷2可得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），焓变也进行相应计算；
可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
令NO₂、SO₂起始物质的量分别为1mol、2mol，转化的NO₂为xmol，则：
           NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：1       2        0      0
变化量（mol）：x       x        x      x
平衡量（mol）：1-x     2-x      x      x
平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，反应气体气体体积不变，用物质的量代替浓度代入K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$计算平衡常数．

解答 解：（1）二氧化氮与水反应生成硝酸与NO，反应方程式为：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；
当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂物质的量为$\frac{1.2mol}{4}$=0.3mol，消耗NO₂的体积为0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案为：3NO₂+H₂O=NO+2HNO₃；6.72；
（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
根据盖斯定律，（①-②）÷2可得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），则△H=[-196.6kJ•mol^-1-（-113.0kJ•mol^-1）]÷2=-41.8kJ•mol^-1；
a．反应前后气体物质的量不变，恒温恒容下，容器内压强保持不变，体系压强不变不能说明到达平衡，故a错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮浓度不变，反应到达平衡，故b正确；
c．SO₃和NO的体积比等于其化学计量数之比，始终保持不变，故c错误；
d．每消耗1mol SO₃的同时生成1molNO₂，均表示逆反应速率，反应始终按该比例关系进行，故d错误；
令NO₂、SO₂起始物质的量分别为1mol、2mol，转化的NO₂为xmol，则：
           NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始量（mol）：1       2        0       0
变化量（mol）：x       x        x       x
平衡量（mol）：1-x     2-x      x       x
平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，反应气体气体体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$=$\frac{0.8×0.8}{（1-0.8）×（2-0.8）}$=$\frac{8}{3}$，
故答案为：-41.8；b；$\frac{8}{3}$．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态判断、盖斯定律应用、氧化还原反应计算等，（2）注意对平衡常数表达式的理解．