Question

【题目】工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。

（1）NOx和SO2在空气中存在下列平衡：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H= -113.0 kJ·mol-1，2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1，SO2通常在二氧化氮的存在下，进一步被氧化，生成SO3。

① 写出NO2和SO2反应的热化学方程式为__________________________。

② 随温度升高，该反应化学平衡常数变化趋势是____________。（填“增大”或“减小”或“不变”）

（2）提高2SO2 + O22SO3反应中SO2的转化率，是减少SO2排放的有效措施。

① T温度时，在1L的密闭容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，5 min后反应达到平衡，二氧化硫的转化率为50%，该温度下反应的平衡常数K=_______。

② 在①中条件下，反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2的转化率提高的是_________（填字母）。

a．温度和容器体积不变，充入1.0 mol He b．温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2

c．在其他条件不变时，减少容器的体积 d．在其他条件不变时，升高体系温度

（3）汽车尾气是氮氧化物的一个主要来源。汽缸中生成NO的反应为：N2 (g) + O2 (g) 2NO(g) △H>0

汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO的排放量越大，其原因是_______________。

（4）研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂，可有效降低NOx的排放。

① 写出用CO还原NO生成N2的化学方程式____________________。

② 在实验室中模仿此反应，在一定条件下的密闭容器中，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n (NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

为达到NO转化为N2的最佳转化率，应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别 为________、________；该反应的H________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】NO2(g) + SO2(g) = SO3(g) + NO(g) △H ＝ -41.8 kJ·mol-1 减小 2L/mol bc 升高温度，反应速率加快，平衡向正向移动，则NO的排放量单位时间内增多 2NO+2CON2+2CO2 900K n(NO)/n(CO)=1∶1 ＞

【解析】

根据盖斯定律计算反应热；根据化学平衡常数的计算公式及其与温度的关系、外因对化学平衡的影响进行相关的判断；认真分析图象中信息。

(1)给已知热化学方程式编号：

(a)2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H= -113.0 kJ·mol-1，

(b)2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1 。

①消去无关物质O2，将（b-a）/2得NO2和SO2反应的热化学方程式：

NO2(g) + SO2(g) = SO3(g) + NO(g) △H ＝ -41.8 kJ·mol-1 。

②温度升高，平衡左移，该反应化学平衡常数减小。

(2)①温度T、1L：2SO2 + O2 2SO3

起始/mol 2.0 1.0 0

转化/mol 2.0×50% 0.5 1.0

平衡/mol 1.0 0.5 1.0

平衡时SO2、O2、SO3浓度分别是1.0mol·L-1、0.5mol·L-1、1.0mol·L-1， T温度时反应的平衡常数K=2L/mol。

②a．温度和容器体积不变时充入He，化学平衡不移动，SO2的转化率不变；b．温度和容器体积不变时充入1.0 mol O2，平衡右移，SO2的转化率增大；c．在其他条件不变时减少容器的体积，即增大压强，平衡右移，SO2的转化率增大；d．在其他条件不变时升高体系温度，平衡左移，SO2的转化率减小。选bc。

(3)对于反应：N2 (g) + O2 (g) 2NO(g) △H>0，升高温度，反应速率加快，平衡向正向移动，则单位时间内NO的排放量增多。

(4)①CO还原NO生成N2的化学方程式2NO+2CON2+2CO2。

②从图中看，900K、n(NO)/n(CO)=1∶1时，NO转化为N2的转化率最大。当n(NO)/n(CO)一定时，温度升高，NO转化率增大。故正反应吸热、H＞0。