Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法

(1)用活性炭還原法可以處理氨氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發生反應：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ· mol-1。

在T℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下表。

時間/min 濃度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①0～10min 內,NO 的平均反應速率v(NO)=___________。

T1 ℃時，該反應的平衡常數K=___________。

②30min 后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是(填字母)。___________。

a．加入一定量的活性炭 b．通入一定量的NO

c．適當縮小容器的體積 d．加入合適的催化劑

③若30min 后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3 ∶3，則Q________0(填“＞”、“=”或“<”)。

(2)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖甲所示。

①由圖甲可知,SCR技術中的氧化劑為___________。已知c(NO2)∶c(NO)=1∶1時脫氮效果最佳，若生成1mol N2時反應放出的熱量為QkJ。此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為___________。

②圖乙是不同催化劑Mn 和Cr 在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業使用的最佳催化劑和相應的溫度分別為________________。

(3)利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO2的常見方法，先將含SO2的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收。該溫度下吸收液中c(Ca2+)一直保持為0.70mol·L-1,已知Ksp(CaSO3)=1.4×10-7，求吸收后溶液中SO32- 的濃度_____________________________________。

Answer 1

【答案】 0.042 mol·L-1·min-1 9/16或0.5625 bc < NO、NO2 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)　ΔH=-2Q kJ·mol-1 Mn、200 ℃

【解析】(1)分析圖表數據,內,NO的平均反應速率,
化學平衡三段式列式計算平衡濃度:
;
起始量 1 0 0
變化量 0.6 0.3 0.3
平衡量 0.4 0.3 0.3
;
因此，本題正確答案是:0.042mol·L-1·min-1; 9/16或0.5625;
(2) 30min后,只改變某一條件,反應重新達到平衡,圖表數據分析可以知道一氧化氮,氮氣,二氧化碳濃度都增大;a.加入一定量的活性炭是固體,對平衡無影響,故a不符合;
b.通入一定量的NO,反應正向進行,達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大,故b符合;c.適當縮小容器的體積,反應前后是氣體體積不變的反應,平衡不動,但個物質濃度增大,符合要求,故c符合;d.加入合適的催化劑,只能改變化學反應速率,不能改變平衡,濃度不變,故d不符合;因此，本題正確答案是:bc;
(3)若30min后升高溫度至T2℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5：3:3,,這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,因此逆反應是吸熱反應,則正反應是放熱反應,故Q<,因此，本題正確答案是:<;
(2)(1)由圖甲可以知道SCR技術中NH3與NO、NO2反應產物為N2和水,故氧化劑為NO、NO2;脫氮效果最佳時C(NO2):C(NO)=1:1,因此反應的熱化學方程式為. 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)　ΔH=-2Q kJ·mol-1 ;因此，本題正確答案是: NO、NO2;. 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)　ΔH=-2Q kJ·mol-1;
(2)根據圖乙知Mn催化劑時,在左右脫氮率最高,Cr作催化劑,左右脫氮率最高,但二者的最高脫氮率差不多,使用Mn作催化劑需要的溫度低,更經濟,因此使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn、200 ℃左右;因此，本題正確答案是:Mn、200 ℃左右;
(3)根據硫酸鈣的溶度積常數表達式可以知道,,因此，本題正確答案是:.

點睛:解答要點：(1)分析圖表數據結合化學反應速率概念計算,計算平衡濃度結合平衡常數概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積得到;
(2)反應前后是氣體體積不變的反應,圖表數據分析可以知道一氧化氮,氮氣,二氧化碳濃度都增大,說明改變的條件是縮小體積增大濃度,或加入一氧化氮達到新平衡后個物質濃度增大;(3)若后升高溫度至,達到平衡時,容器中NO、、的濃度之比為,根據Qc與K的相對大小判斷平衡移動方向,逆反應方向是吸熱反應,正反應為放熱反應;(2)(1)得電子化合價降低的反應物是氧化劑;(2)溫度越高,對設備的要求越高,所以如果催化劑在較低溫度下能較大程度的脫氫即可;根據生成氮氣放出QkJ熱量,則生成氮氣放出熱量;(3)根據硫酸鈣的溶度積常數表達式進行計算;