Question

【題目】化學(xué)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(yīng)NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g）△H=_________kJmol﹣1．

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

下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有____________

a．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)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(shí)生成1mol NO2

測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2物質(zhì)的量比為1：3，則平衡常數(shù)K=________（用分?jǐn)?shù)表示）

NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。在氨氣足量的情況下，不同c(NO2)/c(NO)，不同溫度對(duì)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(yīng)為放熱反應(yīng)），請(qǐng)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(yīng)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(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．得知該反應(yīng)的△H_________0，該反應(yīng)的實(shí)際生產(chǎn)條件控制在 250 ℃、1.3×104kPa左右最為適宜．反應(yīng)達(dá)平衡后，下列操作既能加快反應(yīng)速率，又能使平衡混合物中CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)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(zhì)為碳酸鈉溶液，工作原理如圖2所示，寫出陰極區(qū)電極

反應(yīng)式_______________

(3)利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO2的常見(jiàn)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(cè)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(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，后升溫平衡逆向移動(dòng)，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(yīng)：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的進(jìn)行，氣體的質(zhì)量和物質(zhì)的量都不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b．混合氣體顏色保持不變，說(shuō)明二氧化氮的濃度不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；c．隨反應(yīng)進(jìn)行，SO3和NO都是生成物，所以體積比一直等于系數(shù)比，所以SO3和NO的體積比保持不變，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d．每生成1molSO3的同時(shí)消耗1molNO2都表示逆反應(yīng)速率，反應(yīng)自始至終都按此比例進(jìn)行，故d錯(cuò)誤；答案為b；一定條件下，將NO2與SO2以體積比1：2設(shè)為a和2a，消耗二氧化氮為x，
NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）
起始物質(zhì)的體積 a 2a 0 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x x xx
平衡物質(zhì)的體積 a-x 2a-xx x
平衡時(shí)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(shù)K=；
此反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng)， 300℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，后升溫平衡逆向移動(dòng)，脫氮率減��；

（2）①圖象分析可知壓強(qiáng)一定，溫度升高CO轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明升溫平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，△H＜0，圖象分析可知，溫度在250°一氧化碳轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速率大，既能加快反應(yīng)速率，又能使平衡混合物中CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析，反應(yīng)正向進(jìn)行，CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)；a．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫反應(yīng)速率增大，但平衡逆向進(jìn)行，故a錯(cuò)誤；b．恒容條件下充入H2 ，增大反應(yīng)物濃度平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大，CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，故b錯(cuò)誤；c．催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)速率增大，但平衡不變，故c錯(cuò)誤；d．恒容條件下再充入1molCO，2molH2 ，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，故d正確；e．壓縮體積壓強(qiáng)增大反應(yīng)速率增大平衡正向進(jìn)行，CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，故e正確；f．移走一部分CH3OH平衡正向進(jìn)行，濃度減小反應(yīng)速率減小，故f錯(cuò)誤，故de正確；
②由此電解原理可知，陽(yáng)極失去電子生成二氧化碳?xì)怏w，加入碳酸鈉，碳酸鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，陰極CO得到電子生成甲烷氣體，據(jù)此離子反應(yīng)方程式為：4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑，陰極區(qū)電極反應(yīng)式為：CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4；

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