Question

【题目】雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物（包括PM 2.5在内）、氮氧化物（NOx）、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。

⑴ 已知：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H =﹣196.6kJmol－1

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H =﹣113.0kJmol－1

则反应NO2(g) + SO2(g) SO3(g) + NO(g) △H =__________kJmol－1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的有__________。

a、体系密度保持不变 b、混合气体颜色保持不变

c、SO2和NO的体积比保持不变 d、每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:5，则平衡常数K=________________。

⑵ CO、CO2都可用于合成甲醇。甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如图1所示，回答下列问题。

① Pt(a)电极是电池的______极，电极反应式为：_________________。

② 如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有________mol。

③ CO用于合成甲醇反应方程式为：CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g) ，CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示。实际的生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是____________。

⑶ 图3是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。

① 该脱硝原理中，NO最终转化为H2O和__________（填化学式）。

② 当消耗2mol NH3和0.5mol O2时，除去的NO在标准状况下的体积为__________L。

⑷ NO直接催化分解（生成N2和O2）也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图4所示，写出NO分解的化学方程式______________。

Answer 1

【答案】﹣41.8kJ/mol bc 1.8 负 2CH3OH＋2H2O－12e－＝2CO2↑＋12H＋ 1/3 此压强下CO的转化率已较高，再增大压强转化率提高不大且会增加生产成本 N2 44.8 L 3NO N2O + NO2

【解析】

（1）①2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，②2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)，根据目标反应方程式，根据盖斯定律，(①－②)/2得出△H=(－196.6kJ·mol－1＋113.0kJ·mol－1)/2=－41.8kJ·mol－1；a、组分都是气体，气体质量不变，容器为恒容，因此任何时刻气体密度都不变，因此密度不变，不能说明反应达到平衡，故a不符合题意；

b、NO2为红棕色气体，其余气体为无色，因此当气体颜色不再改变，说明反应达到平衡，故b符合题意；

c、SO2是反应物，NO为生成物，因此当SO2和NO的体积比保持不变，说明反应达到平衡，故c符合题意；

d、消耗SO3，生成NO2都是向逆反应方向进行，不能说明反应达到平衡，故d不符合题意；

令NO2的物质的量为1mol，SO2的物质的量为2mol，NO2(g) + SO2(g) SO3(g) + NO(g)

起始： 1 2 0 0

变化： x x x x

平衡：1－x 2－x x x

(1－x):(2－x)=1:5，解得x=0.75，四种物质的系数都是1，因此有K==1.8；

（2）①Pt(a)一极通入CH3OH和H2O，转化成CO2和H2O，C的化合价－2价→＋4价，化合价升高，根据原电池工作原理，Pt(a)为负极，其电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋；

②根据①电极反应式，通过2mole－，消耗CH3OH物质的量为2mol/6=1/3mol；

③根据图2，此压强下CO的转化率已较高，再增大压强，转化率提高并不大，会增加生产成本；

（3）①根据图3，NH3最终转化为H2O和N2；

②根据转化关系，NH3中N的化合价升高，NO和O2中化合价降低，根据得失电子数目守恒，2mol×[0－(－3)]=0.5mol×2×[0－(－2)]＋n(NO)×(2－0)，解得n(NH3)=2mol，标准状况下，V(NO)=2mol×22.4L·mol－1=44.8L；

（4）NO分解生成两种化合物，NO为反应物，根据图4，NO的物质的量为3mol，Y和Z为生成物，且物质的量为1mol，根据氮元素守恒，生成物中含有N2O，N的化合价降低，必然有化合价升高，即另一种产物是NO2，因此化学反应方程式为3NON2O＋NO2。