Question

【題目】近幾年我國大面積發(fā)生霧霾天氣，2.5微米以下的細顆粒物(PM2.5)是導致霧霾天氣的“罪魁禍首”。空氣中的CO、SO2、氮氧化物等污染氣體會通過大氣化學反應生成PM2.5顆粒物。

（1） 用CaSO4代替O2與燃料CO反應，是一種高效、清潔、經(jīng)濟的新型燃燒技術，既可提高燃燒效率，又能得到較純的CO2，以便于被處理。反應①為主反應，反應②和③為副反應。

ⅰ．CaSO4(s)＋4CO(g)==CaS(s)＋4CO2(g) ΔH1＝－189.2 kJ·mol-1

ⅱ．CaSO4(s)＋CO(g)==CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)　 ΔH2＝＋210.5 kJ·mol-1

ⅲ．CO(g)== C(s)＋CO2(g) ΔH3＝－86.2 kJ·mol-1

反應2CaSO4(s)＋7CO(g)==CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝_________________

（2）已知由CO生成CO2的化學方程式為CO＋O2CO2＋O。其正反應速率為v正=K正·c(CO) ·c(O2)，逆反應速率為v逆=K逆·c(CO2) ·c(O)，K正、K逆為速率常數(shù)。在2500 K下，K正=1.21×105 L·s-1·mol-1，K逆=3.02×105 L·s-1·mol-1。則該溫度下上述反應的平衡常數(shù)K值為________(保留小數(shù)點后一位小數(shù))。

（3）用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH=Q kJ·mol-1。在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

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

①0～10 min內(nèi)，NO的平均反應速率v(NO)=___________________________________；

②30 min后只改變某一條件，反應達新平衡，根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是____(選填字母)；

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“＜”)。

（4）利用如圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)也可吸收SO2，并用陰極室排出的溶液吸收NO2。與電源b極連接的電極的電極反應式為____________________________________。

（5）NO2在一定條件下可轉化為NH4NO3和NH4NO2。相同溫度下，等濃度NH4NO3和NH4NO2兩份溶液，測得NH4NO2溶液中c(NH4+)較小，分析可能的原因________________________。

Answer 1

【答案】－151.1 kJ·mol-10.40.042 mol·L-1·min-1bc＜2HSO3—＋2e—＋2H+ ==S2O42—＋2H2ONO2—水解呈堿性，對NH4+的水解起促進作用 或答出NO2—與NH4+氧化還原產(chǎn)生氮氣

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律，①+②+③×2可得：2CaSO4（s）+7CO（g）==CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的△H=△H1+△H2+2△H3=－189.2 kJ·mol-1＋210.5 kJ·mol-1+（－86.2 kJ·mol-1）2=－151.1 kJ·mol-1；（2）平衡常數(shù)K=；（3）①分析圖表數(shù)據(jù)，0～10min內(nèi)，NO的平均反應速率v（NO）==0.042 mol/（Lmin）；②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，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(zhì)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；故答案為：bc；③若30min后，達到平衡時容器中NO、N2、CO2的濃度之比2：1：1，升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3：1：1，所以平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正反應方向是放熱反應Q＜0； （4）根據(jù)圖中信息可知，與電源b極連接的電極上HSO3—得電子轉化為S2O42—，發(fā)生的電極反應式為2HSO3—＋2e—＋2H+ ==S2O42—＋2H2O；（5）NO2在一定條件下可轉化為NH4NO3和NH4NO2。相同溫度下，等濃度NH4NO3和NH4NO2兩份溶液，NO2—水解呈堿性，對NH4+的水解起促進作用 或答出NO2—與NH4+氧化還原產(chǎn)生氮氣，故測得NH4NO2溶液中c(NH4+)較小。