Question

【題目】硫和氮的氧化物直接排放會引發嚴重的環境問題，請回答下列問題：

Ⅰ．SO2的排放主要來自于煤的燃燒。常用石灰石脫硫，其產物可以做建筑材料。

已知：CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) ΔH=+178.2kJ/mol

SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) ΔH=－402kJ/mol

2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=－234.2kJ/mol

寫出石灰石脫硫的熱化學反應方程式___________________________。

Ⅱ．在一定溫度下的恒容容器中，反應2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的部分實驗數據如下：

反應時間/min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
c(N2O) /mol·L-1	0.100	0.090	0.080	0.070	0.060	0.050	0.040	0.030	0.020	0.010	0.000

①在0～20min 時段，反應速率υ(N2O)為_____。

②若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1，則反應至30min時N2O的轉化率α=____，比較不同起始濃度時N2O的分解速率：υ(c0=0.150mol·L－1)____υ(c0=0.100 mol·L－1)（填“>、=或<”）

③不同溫度（T）下，N2O分解半衰期隨起始壓強的變化關系如圖所示（圖中半衰期指任一濃度N2O耗一半時所需的相應時間），則T1__T2（填“>、=或<”）。當溫度為T1、起始壓強為p0，反應至t1min時，體系壓強p=__（用 p0表示）。

Answer 1

【答案】2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ/mol 1.0×10-3mol·L-1·min-1 20.0% = > 1.25p0

【解析】

Ⅰ．根據蓋斯定律的應用作答；

Ⅱ．①根據表格數據，代入速率公式計算反應速率；

②單位時間內c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無關，所以反應速率也與起始濃度無關；每10min均減小0.01mol/L，若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應至30min時轉化的N2O的濃度為0.01mol/L3=0.03mol/L，代入轉化率計算公式計算；

③其他條件相同時，溫度升高化學反應速率加快，N2O分解半衰期減小，據此分析；

列出三段式，根據半衰期的定義求出t1min時氣體總物質的量，再根據等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，計算體系壓強。

Ⅰ．①CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) △H=+178.2 kJ·mol－1

②SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402 kJ·mol－1

③2CaSO3(s)+O2(g )=2CaSO4(s) △H=-234.2 kJ·mol－1

應用蓋斯定律，將（①+②）×2+③得到石灰石脫硫的熱化學反應方程式：2CaCO3(s) + 2SO2(g) + O2(g) =2CaSO4(s) + 2CO2(g) △H=-681.8 kJ·mol－1

故答案為：2CaCO3(s) + 2SO2(g) + O2(g) =2CaSO4(s) + 2CO2(g) △H=-681.8 kJ·mol－1；

Ⅱ．①根據表格數據，在0～20min時段，反應速率υ(N2O)===1.010-3mol·L-1·min-1；

②由表可知，每隔10min，c（N2O）的變化量相等，故單位時間內c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無關，每10min均減小0.01mol/L，若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應至30min時轉化的N2O的濃度為0.01mol/L3=0.03mol/L，則N2O的轉化率α=100%=20.0%；單位時間內c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無關，則υ(c0=0.150mol·L－1)=υ(c0=0.100 mol·L－1)，故答案為：20%；=；

③其他條件相同時，溫度升高化學反應速率加快，N2O分解半衰期減小，由圖可知，壓強相同時，半衰期T2>T1，則溫度T1 >T2；

當溫度為T1、起始壓強為p0，設起始時N2O物質的量為amol，根據半衰期的定義，則

2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)

起始量（mol） a 0 0

轉化量（mol） 0.5a 0.5a 0.25a

t1min時（mol） 0.5a 0.5a 0.25a

t1min時總物質的量為（0.5a+0.5a+0.25a）mol=1.25amol，根據等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，體系壓強p=p0=1.25p0，

故答案為：>；1.25p0；