Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，因此如何消除大氣污染物中的NOx、SO2等氣體成為人們關注的主要問題之一。

(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) ΔH1= a kJ/mol；

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

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

則反應2SO2(g)+ 4NH3·H2O(aq)+ O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l)的ΔH=______kJ/mol。

(2)燃煤發電廠常利用反應2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH =681.8 kJ/mol對煤進行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應，在溫度為TK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：

時間/min 濃度/mol·L1	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

①0～20 min內，平均反應速率v(SO2)=_____mol/(L·min)。

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．通入一定量的O2 B．加入一定量的粉狀碳酸鈣

C．適當縮小容器的體積 D．加入高效的催化劑

(3)NOx的排放主要來自于汽車尾氣，有人利用反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=34.0 kJ/mol，用活性炭對NO進行吸附。

①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________________________________；

②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、1.1×105Pa時，該反應的化學平衡常數Kp=_____________________ [已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓(P)×體積分數]。

(4)氮氧化物也可以用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收。用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收體積比為1∶1的NO和NO2混合氣，可將N元素轉變為對環境無害的氣體。該反應的化學方程式為___________________________________。

(5)汽車尾氣吸收還可利用反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=746.8 kJ/mol，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的恒容密閉容器中充入1 molCO和1 mol NO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉化率為80%，則k正︰k逆=_____L/mol。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.04 AC 1050K前反應未達到平衡狀態，隨著溫度的升高，反應速率加快，NO轉化率增大 4 (NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O < 160

【解析】

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

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

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

根據蓋斯定律：①×2+②×2+③，則反應2SO2(g)+ 4NH3·H2O(aq)+ O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l)的ΔH=（2a+2b+c）kJ/mol。故答案為：2a+2b+c；

（2）①0～20 min內，平均反應速率v(SO2)=2v(O2)= =0.04mol/(L·min)。故答案為：0.04；

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：

A．通入一定量的O2平衡正向移動，轉化的氧氣量小于加入量，導致氧氣和二氧化碳濃度都增大，故正確；

B．加入一定量的粉狀碳酸鈣,平衡不移動，兩種氣體濃度都不變，故錯誤；

C．適當縮小容器的體積，二氧化碳和氧氣濃度都增大，故正確；

D．加入高效的催化劑，化學反應速率增大但是各物質濃度不變，故錯誤；

故答案為：AC；

（3）①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1050K前反應未達到平衡狀態，隨著溫度的升高，反應速率加快，NO轉化率增大；

故答案為：1050K前反應未達到平衡狀態，隨著溫度的升高，反應速率加快，NO轉化率增大；

②在1050K、1.1×106Pa時，NO轉化率為80%，則剩余NO為20%，生成的N2、CO2的體積分數相等且都是40%，則P（NO）=20%×1.1×106Pa，P（N2）=P（CO2）=40%×1.1×106Pa，化學平衡常數Kp= =4。

故答案為：4；

（4）氮氧化物也可以用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收。用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收體積比為1∶1的NO和NO2混合氣，可將N元素轉變為對環境無害的氣體。該反應的化學方程式為(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O。

故答案為：(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O；

（5）汽車尾氣吸收還可利用反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=746.8 kJ/mol，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該反應的正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，則正反應速率小于逆反應速率，則k正增大的倍數<k逆增大的倍數；

故答案為：<；

②可逆反應

v正= k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆= k逆·c(N2)·c2(CO2)，平衡時正逆反應速率相等，則k正·c2(NO)·c2(CO)=k逆·c(N2)·c2(CO2)，則 =160 L/mol。

故答案為：160。