Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，因此研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。

(1)SO2的排放主要來(lái)自于煤的燃燒，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣中的SO2。已知吸收過(guò)程中相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

①SO2(g)+NH3·H2O(aq)==NH4HSO3(aq) △H1=akJ·mol－1；

②NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq)==(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) △H2=bkJ·mol－1；

③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)==2(NH4)2SO4(aq) △H3=ckJ·mol－1。

則反應(yīng)2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)==2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(1)的△H=___________kJ·mol－1。

(2)燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)===2CaSO4(s)+2CO2(g)

△H=－681.8kJ·mol－1對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理來(lái)減少SO2的排放。對(duì)于該反應(yīng)，在T℃時(shí)，借助傳感器測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)間點(diǎn)上各物質(zhì)的濃度如下：

	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

①0~10min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v(O2)___________mol·L－1·min－1；當(dāng)升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷，改變的條件可能是___________(填字母)。

A加入一定量的粉狀碳酸鈣 B通入一定量的O2

C適當(dāng)縮小容器的體積 D加入合適的催化劑

(3) NOx的排放主要來(lái)自于汽車尾氣，人利用反應(yīng)

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ·mol－1，用活性炭對(duì)NO進(jìn)行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示：

由圖可知，1050K前反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升髙而增大，其原因?yàn)?/span>____________________；在1100K時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)為___________。

(4)用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作Kp)。在1050K、1.1×106Pa時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=___________[已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓(Pa)×體積分?jǐn)?shù)]。

(5)為避免汽車尾氣中的有害氣體對(duì)大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=－746.8k·mol－1，生成無(wú)毒的N2和CO2。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2) ·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

①達(dá)到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數(shù)___________(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍數(shù)。

②若在1L的密閉容器中充入1 molCO和1 molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則=___________。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.021 減小 BC 1050K前反應(yīng)末達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大 20% 4 <

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律，熱化學(xué)方程式①×2+②×2+③求得反應(yīng)；

（2）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng),故化學(xué)平衡常數(shù)K減��；

②A、加入固體碳酸鈣不影響平衡移動(dòng)；

B、通入一定量的O2，O2濃度增大，平衡正向移動(dòng)，CO2的濃度增大；

C、適當(dāng)縮小容器的體積，所有氣體的濃度均增大；

D、加入合適的催化劑平衡不移動(dòng)。

(3)升高溫度，平衡向左移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率降低。根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，結(jié)合CO2的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算；

（4）根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)及各物質(zhì)的平衡分壓進(jìn)行求算；

(5)①濃度不變，故k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)；

②當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v正=v逆，故。

（1）根據(jù)蓋斯定律，熱化學(xué)方程式①×2+②×2+③得：2SO2（g）+4NH3H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)，故該反應(yīng)的H=(2a+2b+c)kJ/mol；

（2）①在010min內(nèi)，c(O2)=1.0mol/L-0.79mol/L=0.21mol/L，故v(O2)=mol·L-1·min-1；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng),故化學(xué)平衡常數(shù)K減小；

②A、加入固體碳酸鈣不影響平衡移動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B、通入一定量的O2，O2濃度增大，平衡正向移動(dòng)，CO2的濃度增大，選項(xiàng)B正確；

C、適當(dāng)縮小容器的體積，所有氣體的濃度均增大，選項(xiàng)C正確；

D、加入合適的催化劑平衡不移動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案選BC；

(3)在1050K前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài).隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大；達(dá)到平衡后，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率降低。根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假設(shè)加入1 mol NO，在1100 K時(shí)，a(NO)= 40%，則n(NO)=0.4 mol，故n(CO2)=0.2 mol，由于反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不變，故混合氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)為100%= 20%；

（4）根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假設(shè)加入1mol NO，在1050K時(shí)，a(NO)=80%，平衡時(shí)，n(NO)=0.2mol，n(N2)=0.4mol，n(CO2)=0.4mol，各物質(zhì)的平衡分壓為P分(NO)=，P分(N2)=，P分(CO2)=；故反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp==4；

(5)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動(dòng)，則正反應(yīng)速率增大的倍數(shù)小于逆反應(yīng)速率增大的倍數(shù)。濃度不變，故k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)；

②當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v正=v逆，故。根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，平衡時(shí)c(CO)=c(NO)=0.6mol/L，c(N2)=0.2mol/L，c(CO2)=0.4mol/L，故。