Question

研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．

（1）利用反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑

△

7N₂+12H₂O可以處理NO₂．當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，生成的N₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是

7.84

L．
（2）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1 2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

-41.8

kJ?mol^-1．一定條件下，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)達到平衡狀態(tài)的是

b

．
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變
d．每消耗1mol SO₃的同時生成1mol NO₂
測得上述反應(yīng)平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=

2.67

．
（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)化率與壓強的關(guān)系如圖1所示．該反應(yīng)△H

＜

0（填“＞”或“＜”）．實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強的理由是

在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，若再增大壓強，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加，得不償失

．
（4）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖2所示的裝置．已知甲池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O．請回答：
①通入O₂的電極名稱是

正

，B電極的名稱是

陽

．
②通入CH₃OH的電極的電極反應(yīng)式是

CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O

，A電極的電極反應(yīng)式為

Ag⁺+e^-=Ag

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化合價的變化結(jié)合方程式計算；
（2）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱，得到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，計算平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算平衡常數(shù)；
（3）固定壓強，根據(jù)溫度對化學(xué)平衡移動的影響來確定反應(yīng)的吸放熱情況，根據(jù)壓強和溫度對化學(xué)平衡移動的影響情況來回答；
（4）燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，和電源的正極相連的是陽極，該極上發(fā)生氧化反應(yīng)，和電源負極相連的是陰極，該極上發(fā)生還原反應(yīng)．

解答：解：（1）反應(yīng)6NO₂+8NH₃

催化劑 .

△

7N₂+12H₂O中，6NO₂中N元素化合價降低，由+4價降低到0價，則6molNO₂參加反應(yīng)，生成7mol氮氣轉(zhuǎn)移24mol電子，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，生成氮氣體積為

1.2×7

24

mol×22.4L/mol=7.84L，
故答案為：7.84；
（2）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，利用蓋斯定律將①×

1

2

-②×

1

2

得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=

1

2

×（-196.6kJ?mol^-1）-

1

2

×（-113.0kJ?mol^-1）=-41.8kJ?mol^-1，
a．無論是否達到平衡，體系壓強都保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明濃度不變，達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數(shù)之比為1：1，無論是否達到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質(zhì)的體積 a      2a       0       0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x      x        x        x
平衡物質(zhì)的體積 a-x   2a-x      x        x
平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=

4

5

a，故平衡常數(shù)K=

c(SO3)?c(NO)

c(NO2)?c(SO2)

=

x2

(a-x)(2a-x)

=

16a2 25

(a- 4a 5 )(2a- 4a 5 )

≈2.67，
故答案為：-41.8；b；2.67；
（3）根據(jù)圖象，固定壓強，溫度越高，則一氧化碳的轉(zhuǎn)化率越小，所以平衡逆向移動，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即焓變小于零，增大壓強，化學(xué)平衡右移，根據(jù)圖示內(nèi)容知道，加壓CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加，所以條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，若再增大壓強，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加，得不償失；
（4）①燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，和電源的正極相連的是陽極，該極上發(fā)生氧化反應(yīng)，和電源負極相連的是陰極，該極上發(fā)生還原反應(yīng)，所以通入O₂的電極名稱是正極，所以B是陽極，故答案為；正；陽；
②燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O，在陰極A極上是銀離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即Ag⁺+e^-=Ag，
故答案為：CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O；Ag⁺+e^-=Ag．

點評：本題以NO₂、SO₂、CO等物質(zhì)為載體，綜合考查化學(xué)平衡移動、蓋斯定律以及平衡常數(shù)的計算等問題，側(cè)重于學(xué)生綜合運用化學(xué)知識的能力的考查，題目難度中等．