Question

【题目】近几年我国大面积发生雾霾天气，其主要原因是SO2、NOx等挥发性有机物等发生二次转化，研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

（1）在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知有下列热化学方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝-890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝-41.0 kJ·mol-1

则CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g) △H＝_____kJ·mol-1；该反应在_____（高温，低温，任何温度）下可自发进行

（2）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H< 0，在一定温度下的定容容器中，能说明上述平衡达到平衡状态的是：_______________。

A. 混合气体的密度不再发生变化 B.混合气体的平均摩尔质量不再发生变化

C. v(SO2):v(O2):v(SO3)=2:1:2 D.混合气体的总物质的量不再发生变化

（3）若在T1℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2 [其中n(SO2)：n(O2)= 2:1]，测得容器内总压强与反应时间如下图所示。

①图中A点时，SO2的转化率为________。

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正)_____v A(逆) (填“>"、“<”或“ = ”)。

③图中B点的平衡常数Kp=______。(Kp=压强平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数)

（4）为了清除NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理。现有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收（无气体剩余），则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为____________。

Answer 1

【答案】－875.3 任何温度下 BD 45% ＞ 24300（MPa）－1 (a+b+2c)/V mol·L－1

【解析】

根据盖斯定律分析反应热，根据平衡状态的判断依据分析，根据平衡的三段式计算平衡时物质的量，进而计算平衡常数和转化率等，根据反应过程中元素守恒分析氮原子和钠原子的关系，进而计算氢氧化钠的物质的量。

(1). 根据盖斯定律分析，①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝-890.3 kJ·mol-1；②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1；③H2O(g)＝H2O(l) △H＝-41.0 kJ·mol-1，有①-②-③×2得热化学方程式为：CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g) △H＝(-890.3-67.0+41×2) kJ·mol-1=－875.3kJ·mol-1；该反应为放热的熵增反应，所以该反应在任何温度下都能自发进行；

(2) A.因为该反应是在一定的容器中进行，容器的体积不变，混合气体的总质量不变，所以混合气体的密度始终不变，所以密度不再发生变化不能说明是平衡状态，故错误；B.混合气体的平均摩尔质量是混合气体的总质量和总物质的量的比值，因为总质量始终不变，但气体总物质的量随着反应的进行而改变，所以当平均摩尔质量不再发生变化时说明气体总物质的量不变，说明反应达到平衡，故正确；C. v(SO2):v(O2):v(SO3)=2:1:2没有说明反应速率的方向，不能确定是否为平衡状态，故错误；D.混合气体的总物质的量不再发生变化可以说明反应达到平衡，故正确。故选BD；

(3) ①设起始二氧化硫的物质的量为2mol，氧气的物质的量为1mol

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始物质的量 2 1 0

改变物质的量2x x 2x

平衡物质的量 2-2x 1-x 2x

则有（2-2x+1-x+2x）/（2+1）=0.085/0.1 解x=0.45，二氧化硫的转化率为×100%= 45%

②A点未到平衡，正反应速率小于逆反应速率，C点为平衡点，正逆速率相等，且T2反应速率快，说明温度高，则C点的正反应速率大于A点的逆反应速率；

③设起始二氧化硫的物质的量为2mol，氧气的物质的量为1mol

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始物质的量 2 1 0

改变物质的量2x x 2x

平衡物质的量 2-2x 1-x 2x

则有（2-2x+1-x+2x）/（2+1）=0.07/0.1 解x=0.9，

平衡常数Kp= =24300（MPa）-1 ;

(4) 现有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收（无气体剩余），则产物中为硝酸钠或亚硝酸钠，氮原子和钠原子个数相等，则氮原子的物质的量为（a+b+2c）mol，则氢氧化钠的物质的量浓度最小为(a+b+2c)/V mol·L－1。