Question

【題目】煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2,嚴重破壞生態環境。采用一定的脫硫技術可以把硫元素以CaSO4的形式固定,從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產生的CO又會與CaSO4發生化學反應,降低脫硫效率。相關反應的熱化學方程式如下:

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反應Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol-1(反應Ⅱ)

請回答下列問題:

(1)假設某溫度下,反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2),則下列反應過程能量變化示意圖正確的是__________。

A. B.

C. D.

(2)在溫度、容積相同且不變的3個密閉容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫、恒容,測得反應達到平衡時的有關數據如下表(已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H=196.6kJ·mol-1) 則：

容器	甲	乙	丙	(填>,=,<) A.2c1_____c3 B.a+b_____196.6 C.2p2____p3 D.α1+α3___1
反應物投入量	2mol SO2、1mol O2	2mol SO3	4mol SO3
SO3的濃度 (mol·L-1)	C1	C2	C3
反應的能量變化	放出a kJ	吸收b kJ	吸收c kJ
體系壓強	P1	P2	P3
反應物轉化率	α1	α2	α3

(3)“亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2。室溫條件下,將煙氣通入氨水中,測得溶液pH與含硫組分物質的量分數的變化關系如圖所示。

請寫出a點時n(HSO3-):n(H2SO3)=______，b點時溶液pH=7,則n(NH4+):n(HSO3-)=_____。

(4)催化氧化法去除NO,一定條件下,用NH3消除NO污染,其反應原理為4NH3+6NO 5N2+ 6H2O。不同溫度條件下,n(NH3):n(NO)的物質的量之比分別為4:l、3:l、1:3時,得到NO脫除率曲線如圖所示：

①曲線c對應NH3與NO的物質的量之比是__________。

②曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3,從A點到B點經過0.8s,該時間段內NO的脫除速率為__________mg/(m3·s)。

(5)已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,向0.4mol/L Na2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末(忽略體積變化),充分攪拌,發生反應SO42- (aq)+BaCO3(s) BaSO4 (s)+CO32-(aq) 靜置后沉淀轉化達到平衡。此時溶液中的c(SO42-)=____mol·L-1(保留小數點后兩位).

Answer 1

【答案】D < = > < 1:1 3:1 1:3 1.5×10-4 0.02

【解析】

（1）反應Ⅰ為吸熱反應，生成物物的總能量高于反應物，反應Ⅱ為放熱反應，生成物的總能量低于反應物，由反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)可知，反應Ⅰ活化能小于反應Ⅱ；

（2）由表格數據可知，甲容器與乙容器是等效平衡，丙容器可以視為在乙的基礎上壓強增大一倍，平衡向正反應方向移動；

（3）根據圖象可知a點時兩個比值相等，b點時溶液pH=7，根據電荷守恒可知n（NH4+）=n（HSO3-）+2n（SO32-），又根據圖象曲線可知，n（HSO3-）=n（SO32-），則n（NH4+）：n（HSO3-）=（1：2）：1=3：1；

（4）①由化學平衡移動原理可知，相同溫度時，n(NH3):n(NO)的物質的量之比越大，NO脫除率越大；

②由圖給數據計算可得；

由反應方程式可知=，由題給數據計算可得。

（1）反應Ⅰ為吸熱反應，生成物物的總能量高于反應物，反應Ⅱ為放熱反應，生成物的總能量低于反應物，則A、B錯誤；由反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)可知，反應Ⅰ活化能小于反應Ⅱ，則C錯誤、D正確，故答案為：D；

（2）由表格數據可知，甲容器與乙容器是等效平衡，則濃度c1=c2，轉化率α1+α2=1，甲與乙的反應的能量變化之和為196.6kJ，a+b=196.6；丙容器可以視為在乙的基礎上壓強增大一倍，平衡向正反應方向移動，則丙中三氧化硫的濃度c3＞2c2，轉化率α3＜α2，平衡移動不能消除壓強增大，容器中壓強p2＜p3＜2p2，由α1+α2=1和α3＜α2可得α1+α3＜1，故答案為：<；=；>；<；

（3）根據圖象可知a點時兩個比值相等，則n（HSO3-）：n（H2SO3）=1：1；b點時溶液pH=7，根據電荷守恒可知n（NH4+）=n（HSO3-）+2n（SO32-），又根據圖象曲線可知，n（HSO3-）=n（SO32-），則n（NH4+）：n（HSO3-）=（1：2）：1=3：1，故答案為：1：1；3：1；

（4）①由化學平衡移動原理可知，相同溫度時，n(NH3):n(NO)的物質的量之比越大，NO脫除率越大，由圖可知，溫度相同時，曲線c的NO脫除率最小，則曲線c對應NH3與NO的物質的量之比是1:3，故答案為：1:3；

②曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3,由圖可知從A點到B點經過0.8s,該時間段內NO的脫除速率為=1.5×10-4 mg/(m3·s)，故答案為：1.5×10-4；

（5）設反應后c(SO42-)為xmol/L，則消耗c(SO42-)為（0.4—x）mol/L，反應生成c(CO32-)為（0.4—x）mol/L，由反應方程式可知=，則有=，解得x≈0.02mol/L，故答案為：0.02.