Question

【题目】工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等，是形成雾霾的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。

Ⅰ. NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H。

（1）已知：CO燃烧热的△H1=－283.0kJ·mol-l，

N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H2=+180.5kJ·mol-1，则△H=____________。

（2）某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如下图所示。

①以下说法正确的是__________________(填字母)。

A.两种催化剂均能降低活化能，但△H不变

B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450℃左右脱氮

D.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线I中的高

②若低于200℃，图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为___________；判断a点是否为对应温度下的平衡脱氮率，并说明其理由：____________。

Ⅱ.SO2的综合利用

（3）某研究小组对反应NO2+SO2SO3+NO △H<0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[no(NO2)：no(SO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率[a(NO2)]。部分实验结果如右图所示。

①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是________________。

②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断：TC__________TD(填“>”、“=”或“<”)。

（4）已知25℃时，NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8。若氨水的浓度为2.0mol·L-1，溶液中的c(OHˉ)= ____________mol·L-1；将SO2通入该氨水中，当溶液呈中性时溶液中的=__________。

Answer 1

【答案】 -746.5kJ/mol A、C 温度较低时，催化剂的活性偏低 不是平衡脱氮率。因为该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高 降低温度 = 6.0×10-3 2.24

【解析】试题分析：本题考查盖斯定律的应用，图像分析，外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，影响化学平衡常数的因素，电离平衡常数的计算。

I.（1）CO燃烧热的ΔH1=-283.0kJ/mol，则CO（g）+O2（g）=CO2（g）ΔH1=-283.0kJ/mol（①式），N2（g）+O2（g）2NO（g）ΔH2=+180.5kJ/mol（②式），应用盖斯定律，①式2-②式得，2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）ΔH=（-283.0kJ/mol）2-（+180.5kJ/mol）=-746.5kJ/mol。

（2）①A，两种催化剂均能降低活化能，加快反应速率，但ΔH不变，A项正确；B，该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，脱氮率增大，B项错误；C，根据图像，曲线II在450℃左右催化活性最大，曲线II中的催化剂适用于450℃左右脱氮，C项正确；D，催化剂只影响化学反应速率，不影响转化率，不影响脱氮率，D项错误；正确的是A、C，答案选AC。

②低于200℃，曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为：温度较低时（低于200℃），催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响小。a点不是对应温度下的平衡脱氮率，理由是：因为该反应的正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，根据曲线II可知，a点对应温度下的平衡转化率应高于450℃时，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高。

II.（3）①C点和B点原料气配比相同，B点NO2的平衡转化率大于C点，说明将C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡向正反应方向移动，该反应的正反应为气体分子数不变的放热反应，C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是降低温度。

②C点，原料气配比为1，NO2的平衡转化率为50%，用三段式

NO2+SO2SO3+NO

c（起始）（mol/L） 1 1 0 0

c（转化）（mol/L）150% 0.5 0.5 0.5

c（平衡）（mol/L） 0.5 0.5 0.5 0.5

C点，化学平衡常数KC===1。

D点，原料气配比为1.5，NO2的平衡转化率为40%，用三段式

NO2+SO2SO3+NO

c（起始）（mol/L） 1.5 1 0 0

c（转化）（mol/L）1.540% 0.6 0.6 0.6

c（平衡）（mol/L） 0.9 0.4 0.6 0.6

D点，化学平衡常数KD===1。

C点和D点的化学平衡常数相等，TC=TD。

（4）NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ONH4++OH-，溶液中c（NH4+）=c（OH-），c（NH3·H2O）=2.0mol/L-c（NH4+）2.0mol/L，Kb=，c（OH-）===610-3mol/L。SO2通入氨水中，溶液中的电荷守恒为c（NH4+）+c（H+）=c（HSO3-）+2c（SO32-）+c（OH-），当溶液呈中性时c（H+）=c（OH-），则c（NH4+）=c（HSO3-）+2c（SO32-），Ka2=，c（SO32-）=Ka2·c（HSO3-）/c（H+），c（NH4+）=c（HSO3-）+2 Ka2·c（HSO3-）/c（H+）=[1+2Ka2/c（H+）]c（HSO3-），=1+2Ka2/c（H+）=1+26.210-8（110-7）=2.24。