Question

【題目】研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

（1）利用ClO2氧化氮氧化物反應(yīng)過程如下：

NONO2無污染物

反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是2NO＋ClO2＋H2O=NO2＋HNO3＋HCl，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是__________________________。

(2)利用固體氧化物電解池通過電解方式分解氮氧化物的過程如圖3所示，寫出電解池中通入NO一端的電極反應(yīng)式：_______________________。

(3)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1

①則NO2 與SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________。

②一定條件下，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．體系壓強(qiáng)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1 mol SO3的同時(shí)生成1 mol NO2

e．混合氣體的平均分子量不再變化

③測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶6，則平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率＝____________。

Answer 1

【答案】（1）2NO2＋4Na2SO3===N2＋4Na2SO4

（2）2NO＋4e－===N2＋2O2－

（3）①NO2(g)+SO2(g)SO3(g) ＋ NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1 ② b ③80%

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)Ⅱ為NO2和Na2SO3反應(yīng)生成N2和Na2SO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO2＋4Na2SO3===N2＋4Na2SO4；（2）電解池的陰極上，NO發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成N2，因此電極反應(yīng)式為：2NO＋4e－===N2＋2O2－；陽極上，O2－發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，生成O2，電極反應(yīng)式為：2 O2－-4e－===O2；（3）①根據(jù)蓋斯定律，可以寫出NO2 與SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO2＋SO2(g) SO3(g) ＋ NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1；②判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)有：第一，各物質(zhì)的濃度保持不變；第二，正逆反應(yīng)速率相等。a.由于該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，因此恒容條件下，體系的壓強(qiáng)始終不變，故a錯(cuò)誤；b. NO2是紅棕色氣體，而其他氣體均為無色，因此當(dāng)混合氣體的顏色不變時(shí)，能夠證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b正確；c. SO3和NO的體積比保持不變，不能證明達(dá)到平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；d. 每消耗1 mol SO3的同時(shí)生成1 mol NO2，都表示逆反應(yīng)速率，d錯(cuò)誤；e.混合氣體的平均分子量為，由于該反應(yīng)的整個(gè)過程中，氣體的總質(zhì)量與氣體的總物質(zhì)的量均不變，因此混合氣體的平均分子量始終不變，e錯(cuò)誤。故答案b。③假設(shè)NO2與SO2的初始物質(zhì)的量分別為1mol和2mol，轉(zhuǎn)化量為a mol，則：

NO2(g)+SO2(g) SO3(g) ＋ NO(g)

初始（mol） 1 2 0 0

轉(zhuǎn)化（mol） a a a a

平衡（mol） 1-a 2-a a a

測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶6，則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故，解得，，故NO2的轉(zhuǎn)化率為80%。