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

催化劑

△

7N₂+12H₂O可以處理NO₂．當轉移1.2mol電子時，生成的N₂在標準狀況下是

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置于密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是

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
測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數K=

2.67

．
（3）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1所示．該反應△H

＜

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

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

．
（4）某實驗小組依據甲醇燃燒的反應原理，設計如圖2所示的裝置．已知甲池的總反應式為：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的電極的電極反應式是

CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O

，A電極的電極反應式為

Ag⁺+e^-=Ag

．

Answer 1

分析：（1）根據化合價的變化結合方程式計算；
（2）利用蓋斯定律計算反應熱；利用蓋斯定律計算反應熱，得到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，計算平衡時各物質的濃度，可計算平衡常數；
（3）固定壓強，根據溫度對化學平衡移動的影響來確定反應的吸放熱情況，根據壓強和溫度對化學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生失電子的氧化反應，正極上是氧氣發生得電子的還原反應，和電源的正極相連的是陽極，該極上發生氧化反應，和電源負極相連的是陰極，該極上發生還原反應．

解答：解：（1）反應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，生成7mol氮氣轉移24mol電子，所以當轉移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，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，故b正確；
c．SO₃和NO的計量數之比為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，故c錯誤；
d．物質的量之比等于化學計量數之比，則每消耗1mol SO₃的同時生成1molNO₂，不能判斷是否達到平衡狀態，故d錯誤；
              NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質的體積 a      2a       0       0
轉化物質的體積 x      x        x        x
平衡物質的體積 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）根據圖象，固定壓強，溫度越高，則一氧化碳的轉化率越小，所以平衡逆向移動，該反應是放熱反應，即焓變小于零，增大壓強，化學平衡右移，根據圖示內容知道，加壓CO的轉化率提高不大，且生產成本增加，所以條件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，
故答案為：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的轉化率已較高，若再增大壓強，CO的轉化率提高不大，且生產成本增加，得不償失；
（4）①燃料電池的負極上是燃料發生失電子的氧化反應，正極上是氧氣發生得電子的還原反應，和電源的正極相連的是陽極，該極上發生氧化反應，和電源負極相連的是陰極，該極上發生還原反應，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生失電子的氧化反應，即CH₃OH+8OH^-+6e^-=CO₃^2-+6H₂O，在陰極A極上是銀離子發生得電子的還原反應，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等物質為載體，綜合考查化學平衡移動、蓋斯定律以及平衡常數的計算等問題，側重于學生綜合運用化學知識的能力的考查，題目難度中等．