Question

導致空氣污染的主要原因來自于化石燃料燃燒、硫酸工業和汽車尾氣的排放；致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大氣中。利用化學反應原理研究治理環境污染的方法是當前環保工作的重要研究內容之一。
（1）反應是硫酸工業中的重要反應；提高SO₂的平衡轉化率有利于減少尾氣排放：已知該反應是放熱反應；當該反應處于平衡狀態時，為了提高SO₂的轉化率：下列可采用的措施是
A．加入V₂O₅作催化劑   B．通入過量空氣   C．高溫   D．增大壓強
（2）一定條件下，向2L密閉容器中通入2molSO₂(g)、1molO₂(g)和0.2SO₃(g),2min后反應達到平衡時,測得SO₂的轉化率為50%，則該可逆反應的平衡常數K=_________；用O₂的濃度變化表示從O-2min內該反應的平均速率v=_________；恒溫下，若向容器中再加入2molSO₂(g)，則重新達到平衡時SO₂的總轉化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)
（3）能說明該反應已經達到平衡狀態的是
A．          B．容器內壓強保持不變．
C．   D．容器內物質的密度保持不變．
（4）在催化劑作用下用CH₄將氮氧化物還原為N₂可以消除氮氧化物帶來的污染， 請寫出CH₄與NO反應的化學方程式：_________；溫度為T₁時在密閉容器中研究CH₄催化還原氮氧化物的反應，反應過程中產物N₂的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示，請在圖中補畫出溫度為T₂(T₂>T₁)時，n(N₂)的變化曲線（已知該反應是放熱反應）。

Answer 1

（1）BD （2）5.76  0.125mol/（L·min）  ＜  （3）BC
（4）CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O

解析試題分析：（1） A．加入V₂O₅作催化劑，只能加快化學反應速率但平衡不移動，二氧化硫的轉化率不變，錯誤；B．通入過量空氣，平衡正向移動，二氧化硫的轉化率增大，正確；C．該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，二氧化硫的轉化率減小，錯誤；D．該反應正向為氣體物質系數減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，二氧化硫的轉化率增大，正確；選BD；（2）利用三行式進行計算。根據題意知，
2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)
起始濃度（mol/L）1    0.5      0.1
轉化濃度（mol/L）0.5  0.25      0.5
平衡濃度（mol/L）0.5  0.25     0.6
將平衡濃度代入該反應的平衡常數表達式計算，K=c²_（SO3）/c²_（SO2）c_（O2）=5.76；根據v=△c/△t計算，用O₂的濃度變化表示從0-2min內該反應的平均速率v=0.125mol/（L·min）；恒溫下，若向容器中再加入2molSO₂(g)，二氧化硫的轉化率降低，則重新達到平衡時SO₂的總轉化率小于50%；（3）判斷化學平衡狀態的依據為①v正=v逆，要注意“雙向同時，符合比例”②利用量判斷，注意“變量不變，已達平衡”；A．沒有明確正、逆反應速率，不能作為達平衡的標志，錯誤；B．該反應為氣體物質的量減小的反應，隨著反應的進行，容器內壓強不斷變化，為變量，當其保持不變時說明反應已達平衡，正確；C．符合v正=v逆，可作為平衡標志，正確；D．容器內物質的密度為恒量，不能作為平衡標志，錯誤，選BC；（4）在催化劑作用下用CH₄將氮氧化物還原為N₂可以消除氮氧化物帶來的污染，CH₄與NO反應生成二氧化碳、氮氣和水，化學方程式為：CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O；該反應為放熱反應，升高溫度，化學反應速率加快，達平衡的時間縮短；升高溫度，平衡逆向移動，達平衡時氮氣的物質的量減小，據此畫出圖像見答案。
考點：考查化學平衡，涉及平衡移動原理、平衡計算、平衡標志及平衡圖像。