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。

已知吸收過程中相關(guān)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(aq)+H2O(l) ΔH 2=b kJ/mol；

③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH 3=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(fā)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T K時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質(zhì)的濃度如下：

時間/min 濃度/mol/L	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

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

②30 min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡。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．適當縮小容器的體積 D．加入合適的催化劑

(3)NOx的排放主要來自于汽車尾氣，可采用NSR(NOx儲存還原)進行處理，NOx的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖a所示。

①通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質(zhì)是_________。

②NOx儲存轉(zhuǎn)化為Ba(NO3)2過程中，參加反應的NO和O2的物質(zhì)的量之比為_________。

(4)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。在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓在不同溫度下發(fā)生該反應，并分別在t秒時測得NO的轉(zhuǎn)化率，如圖所示：

①由圖可知，1050 K前反應中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，其原因為 _______________；在1100 K時，CO2的體積分數(shù)為___________。

②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平衡常數(shù)（記作Kp），在1050K1.1×106 Pa時，該反應的化學平衡常數(shù)Kp=______________________。

[已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓(P)×體積分數(shù)]

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.042 BC BaO 4:3 1050K前反應未達到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大 20% 4

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學方程式疊加，可得相應反應的熱化學方程式；

(2)①根據(jù)v=計算；②根據(jù)30min后，氧氣、二氧化碳的濃度都增大，改變的條件可為加入氧氣或適當縮小容器的體積等；

(3)根據(jù)圖示中物質(zhì)變化分析、計算和判斷；

(4)①根據(jù)在1050 kPa時反應達到平衡，在1050 kPa前，溫度升高對化學反應速率及反應進行的方向分析判斷；

②根據(jù)在1100kPa時NO轉(zhuǎn)化率40%，結(jié)合三行計算列式得到。

(1)根據(jù)蓋斯定律，將①×2+②×2+③可得2SO2(g)+4NH3H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(1) 的△H=(2a+2b+c)kJ/mol；

(2)①根據(jù)v=；CO2的化學反應速率v(CO2)==0.042mol/(Lmin)，根據(jù)方程式可知：物質(zhì)反應的速率比等于化學方程式的化學計量數(shù)的比，所以v(SO2)= 0.042mol/(Lmin)；

②30min后，氧氣、二氧化碳的濃度都增大，可為加入氧氣或適當縮小容器的體積等，故合理選項是BC；

(3)①通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)NOx的儲存和還原。根據(jù)圖示可知NO與O2反應產(chǎn)生的NO2儲存在BaO中，即儲存NOx的物質(zhì)是BaO；

②NO和O2轉(zhuǎn)化為Ba(NO3)2儲存起來，NO失去電子，作還原劑，N元素化合價升高3價；O2獲得電子，作氧化劑，O元素變?yōu)?/span>-2價，獲得電子2×2=4，最小公倍數(shù)是12，所以NO的系數(shù)是4，O2的系數(shù)是3，參加反應的NO和O2的物質(zhì)的量之比為4:3；

(4)①1050 kPa 前，反應b 中NO2轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而增大是由于1050kPa前反應未達平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應速率加快，更多的反應物變?yōu)樯�成物，因�?/span>NO2轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大；

②在1100kPa時NO轉(zhuǎn)化率40%，結(jié)合三行計算列式得到；

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量 2 0 0

變化量 2×40%=0.8 0.4 0.4

平衡量 1.2 0.4 0.4

平衡時氣體的物質(zhì)的量的比等于氣體的體積比，因此此時CO2的體積分數(shù)為×100%=20%；

②由于容器的容積不變，因此氣體的物質(zhì)的量的比等于氣體壓強之比，1050K，1.1×106 Pa；

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量 2 0 0

變化量 2×80%=1.6 0.8 0.8

平衡量 0.4 0.8 0.8

可知平衡時p(NO)=0.2p(總)，p(N2)=0.4 p(總)，p(CO2)=0.4 p(總)，則用平衡分壓表示的化學平衡常數(shù)Kp==4。