Question

2．研究CO、SO₂、NO等大氣污染氣體的綜合處理與利用具有重要意義．
（1）以CO或CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇，你認(rèn)為用哪種合成設(shè)計(jì)線路更符合“綠色化學(xué)”理念：（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）．
（2）一定條件下，NO₂和SO₂ 反應(yīng)生成SO₃（g）和NO兩種氣體，現(xiàn)將體積比為1：2的NO₂和SO₂的混合氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是B．（填序號(hào)）
A．體系壓強(qiáng)保持不變           
B．混合氣體顏色保持不變
C．SO₃、NO的體積比保持不變       
D．每消耗 1mol SO₂，同時(shí)生成1mol NO
當(dāng)測(cè)得上述平衡體系中NO₂與SO₂體積比為1：6時(shí)，則該反應(yīng)平衡常數(shù)K值為$\frac{8}{3}$；
（3）工業(yè)常用Na₂CO₃飽和溶液回收NO、NO₂氣體：NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₃+NaNO₂+CO₂若用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO、NO₂混合氣體，每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO₂ 2.24L（CO₂氣體全部逸出）時(shí)，吸收液質(zhì)量就增加4.4g，則混合氣體中NO和NO₂體積比為1：7．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“綠色化學(xué)”的特征：反應(yīng)物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子的利用率為100%；
（2）平衡狀態(tài)時(shí)，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(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，可計(jì)算平衡常數(shù)；
（3）根據(jù)二氧化碳?xì)怏w體積和溶液質(zhì)量增加的量列方程組解出一氧化氮和二氧化氮的體積，從而得出其體積之比．

解答 解：（1）以CO與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）；
以CO₂與H₂為原料，在一定條件下均可合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g） $\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g））+H₂O，
以CO與H₂為原料，產(chǎn)物只有一種，符合符合“綠色化學(xué)”的思想，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃OH（g）；
（2）A．無(wú)論是否達(dá)到平衡，體系壓強(qiáng)都保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明濃度不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．SO₃和NO的計(jì)量數(shù)之比為1：1，無(wú)論是否達(dá)到平衡，二者的體積比保持不變，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則每消耗1mol SO₃的同時(shí)生成1molNO₂，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)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(shí)NO₂與SO₂體積比為1：6，即（1a-x）：（2a-x）=1：6，故x=$\frac{4}{5}$a，故平衡常數(shù)K=$\frac{C（S{O}_{3}）C（NO）}{c（N{O}_{2}）C（S{O}_{2}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{\frac{16}{25}{a}^{2}}{\frac{a}{5}×\frac{6a}{5}}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：B；$\frac{8}{3}$； 
（3）設(shè)NO的物質(zhì)的量是x，NO₂的物質(zhì)的量是y，則
   $\left\{\begin{array}{l}{x+\frac{y-x}{2}=\frac{2.24}{22.4}}\\{32x+24（y-x）=4.4}\end{array}\right.$
解得：x=$\frac{1}{40}$，y=$\frac{7}{40}$；即一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為：$\frac{1}{40}$：$\frac{7}{40}$=1：7，所以相同條件下，一氧化氮和二氧化氮的體積之比是1：7，
故答案為：1：7．

點(diǎn)評(píng) 本題考查綠色化學(xué)、化學(xué)平衡的標(biāo)志、平衡常數(shù)的計(jì)算以及物質(zhì)的量的相關(guān)計(jì)算，綜合性較強(qiáng)，難度中等．