Question

2013年以來全國(guó)各地都遭遇“十面霾伏”．其中，二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是霧霾的主要組成成分．綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容．

（1）SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

高溫

2SO₃（g）△H=-196.0kJ?mol^-1．SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖甲所示．根據(jù)圖示回答下列問題：
①壓強(qiáng)：P₁

 

P₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②平衡常數(shù)：A點(diǎn)

 

B點(diǎn)（填“＞”、“=”或“＜”）．
③200℃，將一定量的SO₂和O₂充人體積為1L的密閉容器中，經(jīng)10min后測(cè)得容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表所示：

氣體	SO2	O2	SO3
物質(zhì)的量（mol）	1.6	1.8	0.4

10min內(nèi)該反應(yīng)的反應(yīng)速率v（O₂）=

 

該反應(yīng)迭到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

 

．    
a．SO₂和O₂的體積比保持不變  
b．體系的壓強(qiáng)保持不變
c．混臺(tái)氣體的密度保持不變  
d．SO₂和SO₃物質(zhì)的量之和保持不變
當(dāng)反應(yīng)放出98.0kJ熱量時(shí)，測(cè)得該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，該溫度下K=

 

（2）用NH₃催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
①寫出氨氣消除NO污染的化學(xué)方程式

 

若還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多0.5mol，則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

 

．
②NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理如圖乙所示．該電池在使用過程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池,氧化還原反應(yīng)的計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：氧化還原反應(yīng)專題,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①相同溫度下，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，根據(jù)轉(zhuǎn)化率確定壓強(qiáng)大��；
 ②化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變化學(xué)平衡常數(shù)不變；
 ③先計(jì)算三氧化硫的反應(yīng)速率，再根據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氧氣的反應(yīng)速率；
反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；
根據(jù)三段式結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算K；
（2）①根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式；判斷出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，計(jì)算得到答案；
②據(jù)題意，根據(jù)通入氣體判斷兩極，書寫電極反應(yīng)式．

解答： 解：（1）①相同溫度時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率增大，B點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率大于A點(diǎn)，所以P₁＜P₂，故答案為：＜；
 ②溫度不變平衡常數(shù)不變，所以A點(diǎn)=B點(diǎn)，故答案為：=；
 ③υ（SO₃）=

0.4-0

10

=0.04mol/L．min，υ（O₂）=

1

2

υ（SO₃）=0.02mol?L^-1?min^-1，
a．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO₂和O₂的體積比保持不變，所以能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
b．該反應(yīng)反應(yīng)前后是一個(gè)氣體體積減小的可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系的壓強(qiáng)保持不變，所以能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
c．反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終保持不變，所以不能說明 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
d．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，SO₂和SO₃物質(zhì)的量之和始終保持不變，所以不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
當(dāng)反應(yīng)放出98.0kJ熱量時(shí)，則生成三氧化硫1mol，有
    2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑  .

高溫

2SO₃（g）
開始  1.6     1.8             0.4
轉(zhuǎn)化  0.6     0.3             0.6
平衡  1        1.5             1
所以該溫度下K=

1 2

1 2×1.5

=0.67
故答案為：0.02mol?L^-1?min^-1；ab；0.67；
（2）①反應(yīng)物為NH₃和NO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可得到產(chǎn)物為：N₂和H₂O，化學(xué)方程式為：4NH₃+6NO

催化劑  .

5N₂+6H₂O；氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為N₂，還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多0.5mol，即NH₃和NO物質(zhì)的量之差為：1mol，且NH₃和NO物質(zhì)的量之比為4：6，可知NH₃和NO物質(zhì)的量分別為：2mol和3mol，則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：2mol×3=6mol，故答案為：4NH₃+6NO

催化劑  .

5N₂+6H₂O；6N_A；
②據(jù)題意，通O₂一極為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一極為負(fù)極，電極反應(yīng)為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、有關(guān)平衡常數(shù)的計(jì)算、反應(yīng)速率的計(jì)算及氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)的相關(guān)知識(shí)等是考查熱點(diǎn)，注意判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志和角度．