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的排放主要來自于煤的燃燒，工業上常用氨水吸收法處理尾氣中的SO2。已知吸收過程中相關反應的熱化學方程式如下：

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

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

△H=－681.8kJ·mol－1對煤進行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應，在T℃時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質的濃度如下：

	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，平均反應速率v(O2)___________mol·L－1·min－1；當升高溫度，該反應的平衡常數K___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

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加入一定量的粉狀碳酸鈣 B通入一定量的O2

C適當縮小容器的體積 D加入合適的催化劑

(3) NOx的排放主要來自于汽車尾氣，人利用反應

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

由圖可知，1050K前反應中NO的轉化率隨溫度升髙而增大，其原因為____________________；在1100K時，CO2的體積分數為___________。

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

(5)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=－746.8k·mol－1，生成無毒的N2和CO2。實驗測得，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，只與溫度有關)。

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

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

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.021 減小 BC 1050K前反應末達到平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉化率增大 20% 4 <

【解析】

（1）根據蓋斯定律，熱化學方程式①×2+②×2+③求得反應；

（2）①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向左移動,故化學平衡常數K減小；

②A、加入固體碳酸鈣不影響平衡移動；

B、通入一定量的O2，O2濃度增大，平衡正向移動，CO2的濃度增大；

C、適當縮小容器的體積，所有氣體的濃度均增大；

D、加入合適的催化劑平衡不移動。

(3)升高溫度，平衡向左移動，NO轉化率降低。根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，結合CO2的體積分數進行計算；

（4）根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)及各物質的平衡分壓進行求算；

(5)①濃度不變，故k正增大的倍數小于k逆增大的倍數；

②當反應達到平衡時，v正=v逆，故。

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

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

②A、加入固體碳酸鈣不影響平衡移動，選項A錯誤；

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

C、適當縮小容器的體積，所有氣體的濃度均增大，選項C正確；

D、加入合適的催化劑平衡不移動，選項D錯誤。

答案選BC；

(3)在1050K前反應未達到平衡狀態.隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉化率增大；達到平衡后，升高溫度，平衡向左移動，NO轉化率降低。根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假設加入1 mol NO，在1100 K時，a(NO)= 40%，則n(NO)=0.4 mol，故n(CO2)=0.2 mol，由于反應前后氣體的總物質的量不變，故混合氣體中CO2的體積分數為100%= 20%；

（4）根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假設加入1mol NO，在1050K時，a(NO)=80%，平衡時，n(NO)=0.2mol，n(N2)=0.4mol，n(CO2)=0.4mol，各物質的平衡分壓為P分(NO)=，P分(N2)=，P分(CO2)=；故反應的化學平衡常數Kp==4；

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

②當反應達到平衡時，v正=v逆，故。根據熱化學方程式可知，平衡時c(CO)=c(NO)=0.6mol/L，c(N2)=0.2mol/L，c(CO2)=0.4mol/L，故。