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(lái)自于煤的燃燒，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣中的SO2。

已知吸收過(guò)程中相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

①SO2(g)＋NH3·H2O(aq) ＝ NH4HSO3(aq) ΔH1＝a kJ·mol-1；

②NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq) ＝ (NH4)2SO3(aq)＋H2O(l)ΔH2＝b kJ·mol-1；

③2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g) ＝ 2(NH4)2SO4(aq) ΔH3＝c kJ·kJ·mol-1。

則反應(yīng)2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l) 的ΔH＝________kJ·mol-1

(2)燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)：2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g) ＝ 2CaSO4(s)＋2CO2(g) ΔH＝－681.8 kJ·mol-1對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理來(lái)減少SO2的排放。對(duì)于該反應(yīng)，在T℃時(shí)，借助傳感器測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)間點(diǎn)上各物質(zhì)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(nèi)，平均反應(yīng)速率v(O2)＝________mol·L－1·min－1；當(dāng)升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K________(填“增大”“減小”或“不變”)。

②30in后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)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(dāng)縮小容器的體積 D.加入合適的催化劑

(3)NOx的排放主要來(lái)自于汽車尾氣，有人利用反應(yīng)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－34.0 kJ·mol-1，用活性炭對(duì)NO進(jìn)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(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示：

由圖可知，1050K前反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，其原因?yàn)?/span>________；在1100K時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)為________。

(4)用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作Kp)。在1050K、1.1×106Pa時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝________[已知：氣體分壓(P分)＝氣體總壓(P總)×體積分?jǐn)?shù)]。

(5)工業(yè)上常用高濃度的 K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用電解法使K2CO3溶液再生，其裝置示意圖如圖：

①在陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)包括___________和H++HCO3- =CO2↑+H2O

②簡(jiǎn)述CO32-在陰極區(qū)再生的原理：______________。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.021 減小 BC 1050K前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大 20% 4 4OH--4e-═2H2O+O2↑ 陰極水電解生成氫氣和氫氧根離子，OH-與HCO3-反應(yīng)生成CO32-

【解析】

(1)利用蓋斯定律計(jì)算。

(2)①根據(jù)公式計(jì)算O2平均反應(yīng)速率；當(dāng)升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即逆向移動(dòng)；②A. 加入一定量的粉狀碳酸鈣，平衡不移動(dòng)，濃度不變；B. 通入一定量的O2，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳濃度增加，氧氣濃度也比原來(lái)增加；C. 適當(dāng)縮小容器的體積，兩者濃度都在原來(lái)基礎(chǔ)上增加，平衡向體積減小方向即正向移動(dòng)；D. 加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，濃度不變。

(3)1050K前反應(yīng)不斷的正向建立平衡，因此NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大；建立三段式進(jìn)行計(jì)算。

(4)建立三段式計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)。

(5)①在陽(yáng)極區(qū)是氫氧根失去電子，發(fā)生的反應(yīng)包括4OH－－4e－═2H2O+O2↑，剩余氫離子和碳酸氫根反應(yīng)；②陰極水電解生成氫氣，剩余氫氧根離子，剩余的OH－與HCO3－反應(yīng)生成CO32－。

(1)根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)，將第一個(gè)方程式2倍加第二個(gè)方程式2倍再加第三個(gè)方程式得到：反應(yīng)2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l) 的ΔH＝(2a+2b+c )kJ·mol-1

(2)①0～10min內(nèi)，O2平均反應(yīng)速率；當(dāng)升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即逆向移動(dòng)，因此該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減��；故答案為：0.021；減小。

②A. 加入一定量的粉狀碳酸鈣，平衡不移動(dòng)，濃度不變，故A不符合題意；B. 通入一定量的O2，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳濃度增加，氧氣濃度也比原來(lái)增加，故B符合題意；C. 適當(dāng)縮小容器的體積，兩者濃度都在原來(lái)基礎(chǔ)上增加，平衡向體積減小方向即正向移動(dòng)，故C符合題意；D. 加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，濃度不變，故D不符合題意；綜上所述，答案為BC。

(3)由圖可知，1050K前反應(yīng)不斷的正向建立平衡，因此NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，其原因?yàn)?/span>1050K前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大；設(shè)開始時(shí)NO有1mol，在1100K時(shí)，轉(zhuǎn)化率為40%，

CO2的體積分?jǐn)?shù)；故答案為：1050K前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大；20%。

(4)設(shè)開始時(shí)NO有1mol，在1050K時(shí)，轉(zhuǎn)化率為80%

該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)；故答案為：4。

(5)①在陽(yáng)極區(qū)是氫氧根失去電子，發(fā)生的反應(yīng)包括4OH－－4e－═2H2O+O2↑和H++HCO3－= CO2↑+H2O；故答案為：4OH－－4e－═2H2O+O2↑。

②陰極水電解生成氫氣，剩余氫氧根離子，剩余的OH－與HCO3－反應(yīng)生成CO32－，因此陰極區(qū)再生CO32－；故答案為：陰極水電解生成氫氣和氫氧根離子，OH－與HCO3－反應(yīng)生成CO32－。