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6NO₂+8NH₃?7N₂+12H₂O可處理NO₂．當轉移3.6mol電子時，生成的N₂在標準狀況下是

23.52

L．
（2）已知：
反應1：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
反應2：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ?mol^-1
則反應3：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=

-113

 kJ?mol^-1
（3）一定條件下，將2molNO與2molO₂置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應3，下列各項能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

abc

．
a．體系壓強保持不變                  b．混合氣體顏色保持不變
c．NO和O₂的物質的量之比保持不變      d．每消耗1molO₂同時生成2molNO₂
（4）CO可用于合成甲醇，一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中加入CO和H₂，發(fā)生反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），達平衡后測得各組分濃度如下：

物質	CO	H2	CH3OH
濃度（mol?L-1）	0.9	1.0	0.6

①混合氣體的平均相對分子質量

18.56

．
②列式并計算平衡常數(shù)K=

0.67L²?moL^-2

．
③若將容器體積壓縮為1L，不經(jīng)計算，預測新平衡中c（H₂）的取值范圍是

1mol?L^-1＜c（H₂）＜2mol?L^-1

．
④若保持體積不變，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，此時v_正

=

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析：（1）由方程式可知，反應中NH₃→N₂氮元素化合價由-3價升高為0價，每轉移24mol電子生成7mol氮氣，據(jù)此計算轉移3.6mol電子時，生成的N₂的物質的量，再根據(jù)V=nVm計算生成的氮氣的體積．
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減，反應熱也處于相應的系數(shù)進行相應的加減，構造目標熱化學方程式，據(jù)此計算反應熱．
（3）a．隨反應進行，氣體的物質的量減小，壓強減小．
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變．
c．隨反應進行NO和O₂的物質的量之比發(fā)生變化．
d．每消耗1molO₂同時生成2molNO₂，都表示正反應速率．
（4）①計算各物質的物質的量，利用

.

M

=

m總

n總

計算．
②平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，將各物質的平衡濃度代入計算．
③若將容器體積壓縮為1L，若平衡不移動氫氣的濃度為2mol/L，反應為氣體體積減小的反應，壓強增大平衡向正反應移動，平衡移動降低氫氣的濃度增大，但到達新平衡氫氣的濃度比原平衡要的大．
④計算濃度商，由濃度商與平衡常數(shù)的大小，判斷平衡移動．

解答：（1）由方程式可知，反應中NH₃→N₂氮元素化合價由-3價升高為0價，每轉移24mol電子生成7mol氮氣，轉移3.6mol電子時，生成的N₂的物質的量為

3.6mol

24mol

×7mol=1.05mol，體積為1.05mol×22.4L/mol=23.52L．
故答案為：23.52．
（2）已知：反應1：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1
反應2：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ?mol^-1
由蓋斯定律可知，反應1-反應2×2得：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=-196.6kJ?mol^-1-（=-41.8kJ?mol^-1）×2=-113kJ?mol^-1．
故答案為：-113．
（3）a．隨反應進行，氣體的物質的量減小，壓強減小，體系壓強保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故a正確；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，說明到達平衡狀態(tài)，故b正確；
c．隨反應進行NO和O₂的物質的量之比發(fā)生變化，NO和O₂的物質的量之比保持不變，說明到達平衡狀態(tài)，故c正確；
d．每消耗1molO₂同時生成2molNO₂，都表示正反應速率，反應自始至終都按此比例進行，故d錯誤．
故選：abc．
（4）①由表中數(shù)據(jù)可知，各物質的平衡濃度：CO為0.9mol/L，H₂為1mol/L，CH₃OH為0.6mol/L．
則n（CO）=2L×0.9mol/L=1.8mol，n（H₂）=2L×1mol/L=2mol，n（CH₃OH）=2L×0.6mol/L=1.2mol，
混合氣體的平均摩爾質量為

1.8mol×28g/mol+2mol×2g/mol+1.2mol×32g/mol

1.8mol+2mol+1.2mol

=18.56g/mol．
混合氣體的平均相對分子質量為18.56．
故答案為：18.56．
②平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.6mol/L

0.9mol/L×(1mol/L)2

=0.67 L²?moL^-2．
故答案為；0.67 L²?moL^-2．
③若將容器體積壓縮為1L，若平衡不移動氫氣的濃度為2mol/L，反應為氣體體積減小的反應，壓強增大平衡向正反應移動，氫氣濃度小于2mol/L，平衡移動降低氫氣的濃度增大，但到達新平衡氫氣的濃度比原平衡要的大，所以1 mol?L^-1＜c（H₂）＜2 mol?L^-1．
故答案為：1 mol?L^-1＜c（H₂）＜2 mol?L^-1．
④保持體積不變，再充入0.6molCO和0.4molCH₃OH，此時c′（CO）=0.9mol/L+

0.6mol

2L

=1.2mol/L
，c（H₂）=1mol/L，c′（CH₃OH）=0.6mol/L+

0.4mol

2L

=0.8mol/L，濃度商Qc=

0.8

1.2×12

=0.67，Qc等于平衡常數(shù)，處于平衡狀態(tài)，此時v_正=v_逆．
故答案為：=．

點評：考查反應熱計算、平衡狀態(tài)判斷、平衡移動、平衡常數(shù)與化學平衡計算等，難度中等，注意（4）中根據(jù)平衡常數(shù)與濃度商判斷平衡移動．