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. (SO2):(O2):(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0(正)与A点的逆反应速率A(逆)的大小关系为0(正)_____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 (a+b+2c)/V mol·L－1

【解析】

（1）根据盖斯定律，反应①－②－2×③得到最终的反应方程式，得；从热化学反应方程式看，此反应是一个熵增的放热反应，在任何温度下都可自发进行，本小题答案为：-875.3；任何温度下；

（2）A.此反应中参与反应的气体总质量不变且在定容容器中进行，则混合气体的密度始终保持不变，混合气体密度不变不能说明达到平衡状态，故A错误；

B.此反应中参与反应的气体总质量不变，反应后气体总物质的量是变化的，则混合气体的平均摩尔质量也是变化的，混合气体的平均摩尔质量不再变化能说明达到平衡状态，故B正确；

C.无论反应是否达到平衡状态，SO2、O2、SO3三者速率之比都等于化学计量数之比，则C项不能说明达到平衡状态，故C错误；

D.此反应是反应前后总物质的量变化的反应，混合气体的总物质的量不再变化能说明达到平衡状态，故D正确，答案选BD；

（3）①设SO2和O2初始投料分别为2n和n，转化的SO2和O2物质的量分别为2x和x，列式计算

SO2 O2 SO3

初始物质的量/mol 2n n 0

转化物质的量/mol 2x x 2x

平衡物质的量/mol 2n-2x n-x 2x

，得，本小题答案为45%；

②首先比较A、B两点的逆反应速率，随反应的进行逆反应速率逐渐增大，B的逆反应速率大于A的逆反应速率，B、C两点的正逆反应速率分别相等，T2时反应比T1先到达平衡，证明T2>T1，则C点反应速率大于B点反应速率，所以，本小题答案为：>；

③类比于①中的计算，x=0.9n，平衡分压为，，，。本小题答案为：24300；

（4）混合气体发生的反应是：，，，全部吸收最少消耗的NaOH物质的量为2a+(b-a)+2c=(a+b+2c)mol，所以浓度为，本小题答案为： 。