Question

【题目】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学方程式为____________________。利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O也可处理NO2。当转移1.2 mol电子时，消耗的NH3在标准状况下是____L。

（2）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　　　 ΔH = -196.6 kJ·mol-1

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH = -113.0 kJ·mol-1

①则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH = ____ kJ·mol-1。

②一定条件下，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____(填字母)。

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1 mol SO3的同时生成1 mol NO2

③测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K=____。

（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所示。

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

（4）煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+2NO2(g) ═ N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　　ΔH = -867 kJ·mol-1

2NO2(g)N2O4(g) ΔH = -56.9 kJ·mol-1

H2O(g)H2O(l) ΔH = -44 kJ·mol-1

写出CH4 催化还原N2O4(g) 生成N2(g)、CO2(g) 和H2O(l)的热化学方程式：______。

Answer 1

【答案】 NO2+H2O ═ 2HNO3+NO 8.96 -41.8 B 2.67 < 在250 ℃、1.3×104 kPa下，CO转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加 CH4(g)+N2O4(g) ═ N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH = -898.1 kJ·mol-1

【解析】本题主要考查化学平衡的移动。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学方程式为NO2+H2O ═ 2HNO3+NO。NH3～3e-，当转移1.2 mol电子时，消耗NH30.4mol，在标准状况下是0.4mol×22.4L/mol=8.96L。

（2）①反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=0.5(-196.6+113.0)kJ·mol-1=-41.8kJ·mol-1。

②A．该反应气体物质的量无变化，反应过程中压强一直保持不变，故A不能说明反应达到平衡状态；B．混合气体颜色随着反应进行而发生变化，当混合气体颜色保持不变时，反应达到平衡状态，故B能说明反应达到平衡状态；C．SO3和NO的体积比等于它们的化学计量数之比，SO3和NO的体积比一直保持不变, 故C不能说明反应达到平衡状态；D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2，都是逆反应速率，故D不能说明反应达到平衡状态。故选B。

③NO2与SO2起始体积比1∶2，设NO2体积转化x，测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则(1-x):(2-x)=1:6，x=0.8,平衡常数K=0.82/(0.2×1.2)=8/3=2.67。

（3）压强一定时，CO的转化率随着温度升高而减小，说明升温平衡左移，该反应的ΔH<0。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250 ℃、1.3×104 kPa下，CO转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加。

（4）将上述三个热化学方程式依次用a、b、c代替，a-b+2c得CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式：CH4(g)+N2O4(g) ═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH = -898.1 kJ·mol-1。