Question

研究CO、SO₂、NO等大气污染气体的综合处理与利用具有重要意义．
（1）以CO或CO₂与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇，你认为用哪种合成设计线路更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）

 

．
（2）右图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪．写出该仪器工作时的电极反应式：
负极

 

，正极

 

．
（3）一定条件下，NO₂和SO₂反应生成SO₃（g）和NO两种气体，现将体积比为1：2的NO₂和SO₂的混合气体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

 

．（填序号）
A．体系压强保持不变      B．混合气体颜色保持不变
C．SO₃、NO的体积比保持不变D．每消耗 1mol SO₂，同时生成1mol NO当测得上述平衡体系中NO₂与SO₂体积比为1：6时，则该反应平衡常数K值为

 

；
（4）工业常用Na₂CO₃饱和溶液回收NO、NO₂气体：NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂ 2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₃+NaNO₂+CO₂若用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO、NO₂混合气体，每产生标准状况下CO₂ 2.24L（CO₂气体全部逸出）时，吸收液质量就增加4.4g，则混合气体中NO和NO₂体积比为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学电源新型电池,化学平衡常数的含义,化学平衡的计算

专题：化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）根据“绿色化学”的特征：反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%；
（2）根据得失电子及反应类型书写电极反应式；
（3）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论；利用三段法计算平衡时的浓度来计算化学平衡常数；
（4）根据二氧化碳气体体积和溶液质量增加的量列方程组解出一氧化氮和二氧化氮的体积，从而得出其体积之比．

解答： 解：（1）以CO与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）

一定条件

CH₃OH（g）；
以CO₂与H₂为原料，在一定条件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）

一定条件

 CH₃OH（g））+H₂O，
以CO与H₂为原料，产物只有一种吗，符合符合“绿色化学”的思想，
故答案为：CO（g）+2H₂（g）

一定条件

CH₃OH（g）；
（2）燃料燃烧时，燃料失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应；原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，所以燃料在负极上发生反应，氧气在正极上发生反应；正极上氧气得电子和氢离子反应生成水；负极上燃料失电子和水反应生成氢离子和二氧化碳．电极反应式为：
负极：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂，正极：3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O，
故答案为：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂；3O₂+12H⁺+12e^-═6H₂O；
（3）A．反应前后气体的体积不变，故体系压强保持不变不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故A错误；
B．NO₂为红棕色气体，SO₂、SO₃（g）和NO为无色气体，故混合气体颜色保持不变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故B正确；
C．平衡时各物质的体积之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故SO₃、NO的体积比保持不变不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故C错误；
D．消耗 1mol SO₂是正反应，同时生成1mol NO也是正反应，故D错误，
                    NO₂（g）+SO₂（g）SO₃（g）+NO（g）
  起始物质的体积       1a       2a             0     0
转化物质的体积         x        x              x     x
平衡物质的体积         1a-x     2a-x           x     x
则（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=0.8a，故K=

0.8a×0.8a

(1a-0.8a)×(2a-0.8a)

=2.67，
故答案为：B；2.67；
（4）①设NO的物质的量是x，NO₂的物质的量是y，则
   

x+ y-x 2 = 22.4 22.4 32x+24(y-x)=44

解得：x=

1

4

，y=

7

4

；即一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为：

1

4

：

7

4

=1：7，所以相同条件下，一氧化氮和二氧化氮的体积之比是1：7，
故答案为：1：7．

点评：本题考查绿色化学、燃料电池、化学平衡的标志、平衡常数的计算以及物质的量的相关计算，综合性较强，难度中等．