Question

10．消除氮氧化物和硫氧化物有助于預(yù)防霧霾天氣的形成．
（1）某恒容密閉容器中存在如下反應(yīng)：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H．維持溫度不變，測得不同時刻幾種氣體物質(zhì)的濃度如下表所示：

時間（min） 濃度（mol•L-1）	0	5	10	15	25	30
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	a	a	b	b
CO2	0	0.21	a	a	0.36	0.36

①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=0.06mol/（L•min），該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.5625．
②表中25min的數(shù)據(jù)變化與反應(yīng)進行到22min時改變了反應(yīng)體系中的某一條件有關(guān)，則b=0.36，改變的條件可能是c．
a．加入一定量的活性炭
b．通入一定量的N₂
c．適當(dāng)縮小容器的體積
③若15min時升高溫度，達(dá)到平衡時容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）NH₃催化還原氮氧化物（產(chǎn)物是N₂、H₂O）是目前廣泛采用的煙氣脫氮技術(shù)
①當(dāng)廢氣中NO₂、NO的體積分?jǐn)?shù)相等時脫氮率最高，若此情況下生成1molN₂時反應(yīng)放出的熱量為akJ，則對應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）=2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol．

②如圖使用不同催化劑時的脫氮率，則脫氮時最佳的溫度、催化劑應(yīng)是Mn、200℃左右．
（3）用石灰漿作吸收劑也可脫去廢氣中的SO₂，若處理結(jié)束時，測得吸收液中c（Ca²⁺）=0.70mol/L，則c（SO₃^2-）=2.0×10^-7 mol/L （已知K_sp（CaSO₃）=1.4×10^-7）．

Answer 1

分析 （1）①分析圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率概念計算v=$\frac{△c}{△t}$，計算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物的冪次方乘積得到；
②反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，二氧化碳濃度都增大，說明改變的條件是縮小體積增大濃度；
③若15min后容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為4：3；3，時升高溫度，達(dá)到平衡時容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，說明平衡逆向進行，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）①生成1mol氮氣放出akJ熱量，則生成2mol氮氣放出2akJ熱量，則其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol；
②溫度越高，對設(shè)備的要求越高，所以如果催化劑在較低溫度下能較大程度的脫氮即可；
（3）利用溶度積常數(shù)計算溶液中亞硫酸根離子濃度．

解答 解：（1）①v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1-0.4}{10}$=0.06mol/（L•min）；化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度：
               C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
起始量（mol/L）        1         0        0
變化量（mol/L）      0.6       0.3      0.3
平衡量（mol/L）      0.4       0.3      0.3
K=$\frac{0.3×0.3}{0．{4}^{2}}$=0.5625mol/L；
故答案為：0.06mol/（L•min）；0.5625；
②只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)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，所以b=c=0.36；
a．加入一定量的活性炭，平衡不移動，各組分的濃度不變，故錯誤；
b．通入一定量的N₂，平衡逆向移動，二氧化氮的濃度減少，故錯誤；
c．適當(dāng)縮小容器的體積，故正確；
故答案為：0.36；c； 
③若15min后容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為4：3；3，時升高溫度，達(dá)到平衡時容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，說明平衡逆向進行，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：＜；
（2）①生成1mol氮氣放出akJ熱量，則生成2mol氮氣放出2akJ熱量，則其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol，故答案為：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）=2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol；
②溫度越高，對設(shè)備的要求越高，所以如果催化劑在較低溫度下能較大程度的脫氮即可，所以脫氮時最佳的溫度、催化劑應(yīng)是Mn、200℃左右，故答案為：Mn、200℃左右；
（3）c（SO₃^2- ）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{1.4×1{0}^{-7}}{0.70}$mol/L=2.0×10^-7 mol/L，
故答案為：2.0×10^-7 mol/L．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和蓋斯定律的計算應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)和反應(yīng)速率概念計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．