Question

研究CO、SO2、NO等大氣污染氣體的綜合處理與利用具有重要意義。

（1）以CO或CO2與H2為原料，在一定條件下均可合成甲醇，你認為用哪種合成設計線路更符合“綠色化學”理念：（用化學反應方程式表示） 。

（2）如圖所示是用于合成甲醇產品中甲醇含量的檢測儀。寫出該儀器工作時的電極反應式：

負極 ，正極 。

（3）一定條件下，NO2和SO2反應生成SO3（g）和NO兩種氣體，現將體積比為1:2的NO2和SO2的混合氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是 。（填序號）

A．體系壓強保持不變 B．混合氣體顏色保持不變

C．SO3、NO的體積比保持不變 D．每消耗 1 mol SO2，同時生成1 mol NO

當測得上述平衡體系中NO2與SO2體積比為1:6時，則該反應平衡常數K值為 ；

（4）工業(yè)常用Na2CO3飽和溶液回收NO、NO2氣體：

NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2

若用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO、NO2混合氣體，每產生標準狀況下CO2 2．24L（CO2氣體全部逸出）時，吸收液質量就增加4．4g，則混合氣體中NO和NO2體積比為 。

 

Answer 1

（1）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

（2）負極：2CH3OH-12e-+2H2O 2CO2+12H+ 正極：3O2+12e-+12H+ 6H2O

（3） B 2．67(或) （4）1∶7

【解析】

試題分析：（1）因為化學反應的過程就是原子重新組合的過程，由于“綠色化學”就是反應物的原子完全轉化為目標生成物，所以使用CO、H2來制取CH3OH 。反應的方程式為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。（2）左邊通入甲醇的電極為負極，電極反應為：2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+；右邊通入O2的電極為正極，由于是酸性介質，發(fā)生的電極反應為：3O2+12e-+12H+=6H2O。（3）NO2和SO2反應生成SO3（g）和NO的方程式為：NO2+SO2SO3(g)+NO．A．該反應是反應前后氣體體積相等的可逆反應，所以無論反應是否達到平衡，反應的壓強都不會發(fā)生變化。B．由于容器的容積不變，若反應達到平衡，任何物質的物質的量不變，NO2是有色的物質，其濃度不變，所以混合氣體顏色保持不變。因此該反應達到平衡。正確。C．發(fā)生反應NO2+SO2SO3(g)+NO ，每產生SO31mol,必然同時產生NO1mol。因此無論反應是否達到平衡，SO3、NO的體積比始終保持不變。故不能作為反應達到平衡的標志。錯誤。D．SO2是反應物，NO為生成物，方程式中二者的物質的量的比為1:1,所以每消耗 1 mol SO2，同時生成1 mol NO ，與反應是否達到平衡無關，因此不能作為反應達到平衡的標志。錯誤。假設反應開始時，n(NO2)=amol; n(SO2)=2amol．。在反應過程中?n(NO2)=xmol ，則?n(SO2)=xmol,則達到平衡是反應NO2+SO2SO3(g)+NO平衡體系中n(NO2)=(a-x)mol;n(SO2)=(2a-x)mol;n(SO3)=xmol;n(NO)=xmol。由于平衡時NO2與SO2體積比為1:6，所以(a-x)：(2a-x)=1:6．解得．所以在該溫度下該反應平衡常數。（4）由方程式可以看出：每產生1mol的CO2，消耗混合氣體2mol�，F在產生2．24L標志狀況下的CO2，即產生0．1 mol CO2，所以消耗氣體0．1mol．．則混合氣體的摩爾質量為44g/mol．假設NO為xmol, NO2為(1-x)mol．30x+46(1-x)=44．則x:(1-x)=1:7．

考點：考查化學反應的經濟性、原電池中電極反應式的書寫、化學平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數的計算、氣體混合物中物質的混合比例的計算的知識。