Question

【题目】近年来，对“雾霾”的防护与治理成为越来越重要的环境问题和社会问题。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成。

(1)机动车的尾气是雾霾形成的原因之一，近几年有人提出利用选择性催化剂让汽油中挥发出来的C3H6催化还原尾气中的NO气体，请写出该过程的化学方程式：__________

(2)到了冬季，我国北方烧煤供暖所产生的废气也是雾霾的主要来源之一。经研究发现将煤炭在O2/CO2的气氛下燃烧，发现能够降低燃煤时NO的排放，主要反应为：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH

若① N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1= ＋180.5 kJmol-1

② CO(g)C(s)+1/2O2(g) ΔH2= ＋110.5 kJmol-1

③ C (s)+O2(g) CO2(g) ΔH3= －393.5 kJmol-1

则ΔH=_____________kJmol-1。

(3)燃煤尾气中的SO2用NaOH溶液吸收形成NaHSO3溶液，在pH为4~7之间时电解，硫元素在铅阴极上被电解还原为Na2S2O4。Na2S2O4俗称保险粉，广泛应用于染料、印染、造纸、食品工业以及医学上。这种技术是最初的电化学脱硫技术之一。请写出该电解反应中阴极的电极方程式：______________________________________。

(4)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化后制取硫酸或者硫酸铵，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1MPa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图所示：

①该反应的化学平衡常数表达式：K=__________________。

②图中A点时，SO2的转化率为________________

③计算SO2催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数K＝_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)

④若在T2℃，其他条件不变的情况下测得压强的变化曲线如图所示，则T1____T2(填“>”、“<”、“=”)；其中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) ____vA(逆) (填“>”、“<”、“=”)。

Answer 1

【答案】2C3H6+18NO=6CO2+6H2O+9N2 ﹣746.5kJmol﹣1 2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O； 45% 24300（MPa）﹣1 ＜ ＞

【解析】

（2）根据盖斯定律求反应热；

（4）②③利用三等式求物质转化率和平衡常数；

④先拐先平温度高，达到平衡所需时间短，温度越高反应速率越大。

（1）C3H6催化还原尾气中的NO气体，可以得到无毒的气体氮气和二氧化碳，即2C3H6+18NO=6CO2+6H2O+9N2；

（2））②×2+③×2﹣①得到2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），反应的焓变=2（+110.5kJmol﹣1）+2（﹣393.5kJmol﹣1）﹣（180.5kJmol﹣1）=﹣746.5kJmol﹣1，故答案为：﹣746.5kJmol﹣1；

（3）电解反应中阴极上发生得电子的还原反应，2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O，故答案为：2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O；

（4）①2SO2（g）+O2（g）2SO3，反应的平衡常数K=，

②依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为x，

2SO2（g）+O2（g）2SO3

起始量（mol） 2a a 0

变化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol）2a﹣2x a﹣x 2x

图中A点时，气体物质的量0.085，则，

x=0.45a

SO2的转化率=；

③图中B点，依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为y，

2SO2（g）+O2（g）2SO3

起始量（mol） 2a a 0

变化量（mol） 2y y 2y

平衡量（mol）2a﹣2y a﹣y 2y

B点气体物质的量为 0.007，则，y=0.9a，

平衡常数K==24300(MPa)﹣1，

④图象分析可知，先拐先平温度高则T1＜T2，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中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）＞vA（逆）