Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）NO₂可用水吸收，也可用NH₃處理，也可用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol-1
若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L CH4還原NO₂至N₂整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為

 

（阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示），放出的熱量為

 

kJ．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

 2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol-1  2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol-1
（�。﹦t反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

 

kJ?mol-1．
（ⅱ）一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
A．每消耗1molSO₃的同時(shí)生成1molNO₂     B．體系壓強(qiáng)保持不變
C．混合氣體顏色保持不變                   D．SO₃和NO的體積比保持不變
（ⅲ）某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖1所示．
平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)．平衡常數(shù)K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）

（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示．該反應(yīng)△H

 

0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

考點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算,有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）反應(yīng)中CH₄發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂，結(jié)合碳元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)目；根據(jù)蓋斯定律寫出CH₄還原NO₂至N₂的熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算放出的熱量；
（2）（i）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（ii）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、含量不再改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此進(jìn)行判斷；
（iii）由A到B狀態(tài)改變壓強(qiáng)，溫度不變，而平衡常數(shù)只受溫度影響；
（3）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合溫度對平衡移動(dòng)影響解答．

解答： 解：（1）2.24L CH₄的物質(zhì)的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，反應(yīng)中CH₄發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO₂，碳元素化合價(jià)由-4價(jià)升高為+4，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)目=0.1mol×[4-（-4）]×N_Amol^-1=0.8N_A；
由①、CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②、CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，

1

2

×（①+②）可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

1

2

×（-574kJ?mol^-1-1160kJ?mol^-1）=867kJ?mol^-1，故2.24LCH₄還原NO₂至N₂放出的熱量為0.1mol×867kJ?mol^-1=86.7kJ，
故答案為：0.8N_A；86.7kJ；
（2）（i）已知：①、2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑 .

△

 2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
 ②、2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，

1

2

×（①-②）可得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），則△H=

1

2

×[-196.6kJ?mol^-1-（-113.0kJ?mol^-1）]=-41.8kJ?mol^-1，
故答案為：-41.8；
（ⅱ）發(fā)生反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀
A．每消耗1molSO₃的同時(shí)生成1molNO₂，都表示逆反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按此關(guān)系進(jìn)行，故A錯(cuò)誤； 
B．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，體系壓強(qiáng)始終保持不變，故B錯(cuò)誤；
C．只有二氧化氮有顏色，混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．開始只有NO₂與SO₂反應(yīng)建立平衡，SO₃和NO的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1：1，二者的體積比始終為1：1，故D錯(cuò)誤，
故答案為：C；
（iii）平衡常數(shù)只受溫度影響由A到B狀態(tài)改變壓強(qiáng)，溫度不變，故平衡常數(shù)不變，即K（A）=K（B），故答案為：=；
（3）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜．

點(diǎn)評：本題較綜合，涉及氧化還原反應(yīng)計(jì)算、反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象及影響因素等，難度中等，注意平衡狀態(tài)判斷中選擇的物理量應(yīng)隨反應(yīng)變化，該物理量由變化到不變化，說明到達(dá)平衡．