Question

【題目】化學在解決霧霾污染中有著重要的作用，霧霾由多種污染物形成，其中包含顆粒物PM2.5）、

氮氧化物（NOx）、CO、SO2等．

（1）已知：NO（g）+O2（g）═NO2（g）△H=﹣56.5kJmol﹣1

2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=﹣196.6kJmol﹣1

則反應NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g）△H=_________kJmol﹣1．

一定條件下，將NO2與SO2以物質的量比1：2置于恒溫恒容的密閉容器中發生上述反應，

下列能說明反應達到平衡狀態的有____________

a．混合氣體的平均相對分子質量

b．混合氣體顏色保持不變

c．SO3和NO的體積比保持不變

d．每消耗1mol SO3的同時生成1mol NO2

測得上述反應平衡時NO2與SO2物質的量比為1：3，則平衡常數K=________（用分數表示）

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。在氨氣足量的情況下，不同c(NO2)/c(NO)，不同溫度對脫氮率的影響如圖所示（已知氨氣催化還原氮氧化物的正反應為放熱反應），請解釋300℃之后脫氮率逐漸減小的原因：__________________________

（2）CO綜合利用．

①CO用于合成甲醇反應方程式為：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

若起始投入1molCO，2mol H2，CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示．得知該反應的△H_________0，該反應的實際生產條件控制在 250 ℃、1.3×104kPa左右最為適宜．反應達平衡后，下列操作既能加快反應速率，又能使平衡混合物中CH3OH物質的量分數增大的是____________

a． 升溫 b．恒容條件下充入H2

c．加入合適的正催化劑 d．恒容條件下再充入1molCO，2mol H2

e．壓縮體積 f．移走一部分CH3OH

②電解CO制備CH4，電解質為碳酸鈉溶液，工作原理如圖2所示，寫出陰極區電極

反應式_______________

(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，具體步驟如下：

SO2(g)＋H2O(l) H2SO3(l) H＋(aq)＋HSO (aq) Ⅰ

HSO (aq) H＋(aq)＋SO (aq) Ⅱ

Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) Ⅲ

Ca2＋(aq)＋SO (aq) CaSO3(s) Ⅳ

該溫度下，測定吸收后液體中c(Ca2＋)一直保持為0.70 mol/L，已知Ksp(CaSO3)＝1.4×10－7，則吸收后溶液中的SO的濃度為_________________

Answer 1

【答案】﹣41.8b300℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減小＜d eCO+6e﹣+5H2O=6OH﹣+CH42×10－7 mol/L

【解析】（1）①NO（g）+O2（g）═NO2（g）△H=-56.5kJmol-1；②2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-196.6kJmol-1；將方程式（②-①×2）×得：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol；
a．隨反應：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的進行，氣體的質量和物質的量都不變，混合氣體的平均相對分子質量始終不變，不能說明到達平衡狀態，故a錯誤；b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮的濃度不變，說明到達平衡狀態，故b正確；c．隨反應進行，SO3和NO都是生成物，所以體積比一直等于系數比，所以SO3和NO的體積比保持不變，不能說明到達平衡狀態，故c錯誤；d．每生成1molSO3的同時消耗1molNO2都表示逆反應速率，反應自始至終都按此比例進行，故d錯誤；答案為b；一定條件下，將NO2與SO2以體積比1：2設為a和2a，消耗二氧化氮為x，
NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）
起始物質的體積 a 2a 0 0
轉化物質的體積 x x xx
平衡物質的體積 a-x 2a-xx x
平衡時NO2與SO2體積比為1：3，即（a-x）：（2a-x）=1：3，
故x=0.5a，故平衡常數K=；
此反應正方向是放熱反應， 300℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減小；

（2）①圖象分析可知壓強一定，溫度升高CO轉化率減小，說明升溫平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正向為放熱反應，△H＜0，圖象分析可知，溫度在250°一氧化碳轉化率高，反應速率大，既能加快反應速率，又能使平衡混合物中CH3OH物質的量分數增大，依據影響化學反應速率的因素分析，反應正向進行，CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），反應是氣體體積減小的放熱反應；a．反應是放熱反應，升溫反應速率增大，但平衡逆向進行，故a錯誤；b．恒容條件下充入H2 ，增大反應物濃度平衡正向進行，反應速率增大，CH3OH物質的量分數減小，故b錯誤；c．催化劑改變反應速率不改變化學平衡，反應速率增大，但平衡不變，故c錯誤；d．恒容條件下再充入1molCO，2molH2 ，相當于增大壓強平衡正向進行，CH3OH物質的量分數增大，故d正確；e．壓縮體積壓強增大反應速率增大平衡正向進行，CH3OH物質的量分數增大，故e正確；f．移走一部分CH3OH平衡正向進行，濃度減小反應速率減小，故f錯誤，故de正確；
②由此電解原理可知，陽極失去電子生成二氧化碳氣體，加入碳酸鈉，碳酸鈉與二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，陰極CO得到電子生成甲烷氣體，據此離子反應方程式為：4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑，陰極區電極反應式為：CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4；

（3）根據硫酸鈣的溶度積常數表達式Ksp（CaSO3）=c（Ca2+）c（SO32-）可知，c（SO32-）=mol/L=2.0×10-7mol/L。