Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。

已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：

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。

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

(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH =-681.8 kJ/mol对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应，在温度为T K时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：

时间/min 浓度/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内，平均反应速率v(SO2)=___________mol/(L·min)。

②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是___________（填字母）。

A．加入一定量的粉状碳酸钙 B．通入一定量的O2

C．适当缩小容器的体积 D．加入合适的催化剂

(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气，可采用NSR(NOx储存还原)进行处理，NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。

①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_________。

②NOx储存转化为Ba(NO3)2过程中，参加反应的NO和O2的物质的量之比为_________。

(4)有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=34.0 kJ/mol，用活性炭对NO进行吸附。在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体，保持恒压在不同温度下发生该反应，并分别在t秒时测得NO的转化率，如图所示：

①由图可知，1050 K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，其原因为 _______________；在1100 K时，CO2的体积分数为___________。

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作Kp），在1050K1.1×106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp=______________________。

[已知：气体分压(P分)=气体总压(P)×体积分数]

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.042 BC BaO 4:3 1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大 20% 4

【解析】

(1)根据盖斯定律，将已知的热化学方程式叠加，可得相应反应的热化学方程式；

(2)①根据v=计算；②根据30min后，氧气、二氧化碳的浓度都增大，改变的条件可为加入氧气或适当缩小容器的体积等；

(3)根据图示中物质变化分析、计算和判断；

(4)①根据在1050 kPa时反应达到平衡，在1050 kPa前，温度升高对化学反应速率及反应进行的方向分析判断；

②根据在1100kPa时NO转化率40%，结合三行计算列式得到。

(1)根据盖斯定律，将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根据v=；CO2的化学反应速率v(CO2)==0.042mol/(Lmin)，根据方程式可知：物质反应的速率比等于化学方程式的化学计量数的比，所以v(SO2)= 0.042mol/(Lmin)；

②30min后，氧气、二氧化碳的浓度都增大，可为加入氧气或适当缩小容器的体积等，故合理选项是BC；

(3)①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。根据图示可知NO与O2反应产生的NO2储存在BaO中，即储存NOx的物质是BaO；

②NO和O2转化为Ba(NO3)2储存起来，NO失去电子，作还原剂，N元素化合价升高3价；O2获得电子，作氧化剂，O元素变为-2价，获得电子2×2=4，最小公倍数是12，所以NO的系数是4，O2的系数是3，参加反应的NO和O2的物质的量之比为4:3；

(4)①1050 kPa 前，反应b 中NO2转化率随着温度升高而增大是由于1050kPa前反应未达平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，更多的反应物变为生成物，因此NO2转化率随温度的升高而增大；

②在1100kPa时NO转化率40%，结合三行计算列式得到；

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

起始量 2 0 0

变化量 2×40%=0.8 0.4 0.4

平衡量 1.2 0.4 0.4

平衡时气体的物质的量的比等于气体的体积比，因此此时CO2的体积分数为×100%=20%；

②由于容器的容积不变，因此气体的物质的量的比等于气体压强之比，1050K，1.1×106 Pa；

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

起始量 2 0 0

变化量 2×80%=1.6 0.8 0.8

平衡量 0.4 0.8 0.8

可知平衡时p(NO)=0.2p(总)，p(N2)=0.4 p(总)，p(CO2)=0.4 p(总)，则用平衡分压表示的化学平衡常数Kp==4。