Question

6．研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（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NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）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=$\frac{8}{3}$．
（2）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下图所示．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，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）利用三段法计算平衡时的浓度来计算化学平衡常数；
（3）利用化学平衡的影响因素和工业生产的关系来分析．

解答 解：（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．
 故答案为：b；
（2）设加入的二氧化氮的物质的量为a，则二氧化硫的为2a，
                    NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
  起始物质的量      1a       2a         0      0
转化物质的量         x        x         x      x
平衡物质的量        a-x     2a-x        x      x
则（a-x）：（2a-x）=1：6，x=$\frac{4a}{5}$，则平衡时，C（ NO₂）=$\frac{a-x}{V}$mol/L=$\frac{a}{5V}$，C（SO₂）=$\frac{2a-x}{V}$=$\frac{6a}{5V}$，
C（SO₃）=C（NO）=$\frac{4a}{5V}$，平衡常数K=$\frac{\frac{4a}{5V}•\frac{4a}{5V}}{\frac{a}{5V}•\frac{6a}{5V}}$=$\frac{8}{3}$，故答案为：a$\frac{8}{3}$；
（3）由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，△H＜0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，故选择250℃、1.3×104kPa左右的条件．因为在250℃、压强为1.3×10⁴ kPa时，CO的转化率已较大，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强．
故答案为：＜，在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失．

点评 该题将元素化合物与化学平衡等知识柔和在一起进行考察，充分体现了高考的综合性，第（3）容易出错，需认真分析图象，注意图象的变化趋势及纵横坐标的含义，从而得出正确结论．