Question

11．雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物（包括PM2.5在内）、氮氧化物（NO_x）、CO、SO₂等．化学在解决雾霾污染中有着重要的作用．
（1）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）△H=-41.8kJ•mol^-1．
一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：5，则平衡常数K=1.8．
（2）如图1是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理．

①该脱硝原理中，NO最终转化为H₂O和N₂（填化学式）．
②当消耗1mol NH₃和0.5molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为11.2L．
（3）NO直接催化分解（生成N₂和O₂）也是一种脱硝途径．在不同条件下，NO的分解产物不同．在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图2所示，写出NO分解的化学方程式：3NO$\frac{\underline{\;高压\;}}{\;}$N₂O+NO₂．

Answer 1

分析 （1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1①，2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1 ②，将方程式$\frac{①-②}{2}$得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）反应热，计算平衡时各物质的浓度，可K=$\frac{C（S{O}_{3}）C（NO）}{C（N{O}_{2}）C（S{O}_{2}）}$计算平衡常数；
（2）由图2可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水；根据氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量计算；
（3）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，根据原子守恒判断产物书写方程式．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1 ②
将方程式$\frac{①-②}{2}$得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=$\frac{-196.6KJ/mol-（-113.0KJ/mol）}{2}$=-41.8kJ/mol，
             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1：5，即（a-x）：（2a-x）=1：5，故x=$\frac{3}{4}$a，故平衡常数K=$\frac{C（S{O}_{3}）C（NO）}{C（N{O}_{2}）C（S{O}_{2}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{\frac{9}{16}}{\frac{1}{4}×\frac{5}{4}}$=1.8，
故答案为：-41.8；1.8；
（2）①由图3可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水，所以NO最终转化为N₂和H₂O，
故答案为：N₂；
 ②反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量，1molNH₃转化为N₂失去3mol电子，0.5molO₂得到2mol电子，则NO转化为N₂得到的电子为1mol，所以NO的物质的量为0.5mol，其体积为22.4L/mol×0.5mol=11.2L，
故答案为：11.2；           
（3）NO在40℃下分解生成两种化合物，根据元素守恒可知生成的为N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N₂O、NO₂、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅，由图象可知3molNO生成两种氮的氧化物各为1mol，其反应方程式为：3NO=Y+Z，根据原子守恒可知为N₂O、NO₂，所以方程式为3NO $\frac{\underline{\;高压\;}}{\;}$N₂O+NO₂，
故答案为：3NO $\frac{\underline{\;高压\;}}{\;}$N₂O+NO₂．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、平衡常数的计算、氧化还原反应化学方程式的书写及其计算、图象的分析与应用等，为高考常见题型，考查了学生的分析能力以及对基础知识的综合应用能力，题目难度中等．