Question

【题目】燃煤烟气中含有大量SO2和NO，某科研小组研究SO2和NO的吸收方法。

回答下列问题：

(1)已知SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) △H1=－241.6 kJ· mol－1

NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) △H2=－199.8kJ· mol－1

则反应SO3(g)+NO(g) SO2(g)+NO2(g)的△H=________kJ· mol－1

(2)在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入1 molNO和1molO3发生反应NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，2min时达到平衡状态。

①若测得2min内v(NO)=0.21 mol· L－1· min－1，则平衡时NO的转化率α1=________；若其它条件保持不变，在恒压条件下进行，则平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“=”)

②保持温度不变，向2min后的平衡体系中再加入0.3 moNO2和0.04 molNO，此时平衡将向________(填“正”或“逆”)方向移动

③该反应的逆反应速率与时间的关系如下图所示，反应在t1、t3、t5时刻均达到平衡状态。t2、t6时刻都只改变了某一个条件，则t2时刻改变的条件是________，t6时刻改变的条件是________，t4时刻改变条件后v(正) ________v(逆)(填“>”“<”或“=”)

(3)处理烟气中SO2也可采用碱液吸收法。已知25℃时，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7；Ksp(CaSO4)=7.1×10－5。

第1步：用过量的浓氨水吸收SO2，并在空气中氧化；

第2步：加入石灰水，发生反应Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O。

①25℃时，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈________ (填“酸性”“碱性”或“中性”)。

②计算第2步反应的平衡常数K=________(列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】+41.8 84％ = 逆 升高温度(或增大生成物的浓度) 使用催化剂（或增大压强） > 碱性 1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5

【解析】

（1）根据盖斯定律解答。

（2）① 根据三段式解答。

NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，

起始(mol) 1 1 0 0

转化(mol) x x x x

平衡(mol) 1-x 1-x x x

②根据平衡移动原理解答。

③t2时刻v逆增大，改变的条件是升高温度或增大生成物的浓度；t6时刻平衡不移动，NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应，故改变的条件是使用催化剂或增大压强；由图象可知，t4时刻v逆减小，则v(正) >v(逆)。

（3）①由题可知25℃时，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7，因为H2SO3的Ka2=1.0×10－7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10－5的小，所以SO32-水解程度比NH4+的水解程度大，故25℃时，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈碱性。

②加入石灰水，发生反应Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O，由于Ksp(CaSO4)= c(Ca2+) c(SO42－)=7.1×10－5，K(NH3·H2O)= c(OH－) c(NH4+)/ c(NH3·H2O)=1.8×10－5，把它们带入表达式，平衡常数K=c2(NH3·H2O)/c(Ca2+) c2(OH－) c2(NH4+) c(SO42－)= c2(NH3·H2O)/ c2(OH－) c2(NH4+)×7.1×10－5=1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5。

(1)①已知SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g) △H1=－241.6 kJ· mol－1

②NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) △H2=－199.8kJ· mol－1

②-①得，反应SO3(g)+NO(g) SO2(g)+NO2(g)，△H=－199.8kJ· mol－1+241.6 kJ· mol－1=+41.8 kJ· mol－1，故答案为：+41.8。

（2）① NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)，

起始(mol) 1 1 0 0

转化(mol) x x x x

平衡(mol )1-x 1-x x x

v(NO)= (x/2L)/ 2min =0.21 mol· L－1· min－1，所以 x=0.84mol，则平衡时NO的转化率α1=0.84mol÷1mol×100％=84％；NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应，若其它条件保持不变，在恒压条件下进行，平衡不移动，则平衡时NO的转化率α2=α1，故答案为：84％；=。

② NO(g)+ O3(g) NO2(g)+ O2(g)，

2min平衡(mol)： 0.16 0.16 0.84 0.84

保持温度不变，向2min后的平衡体系中再加入0.3 moNO2和0.04 molNO，根据平衡常数与浓度商的关系可知，平衡应该向逆反应方向移动，故答案为：逆。

③t2时刻v逆增大，改变的条件是升高温度或增大生成物的浓度；t6时刻平衡不移动，NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应，故改变的条件是使用催化剂或增大压强；由图象可知，t4时刻v逆减小，则v(正) >v(逆),故答案为：升高温度(或增大生成物的浓度)；使用催化剂（或增大压强）；>。

（3）①由题可知25℃时，K(NH3·H2O)=1.8×10－5；H2SO3的Ka1=1.5×10－2，Ka2=1.0×10－7，因为H2SO3的Ka2=1.0×10－7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10－5的小，所以SO32-水解程度比NH4+的水解程度大，故25℃时，0.1mol·L－1(NH4)2SO3溶液呈碱性，故答案为：碱性。

②第2步：加入石灰水，发生反应Ca2++2OH－+2NH4++SO42－CaSO4↓+2NH3·H2O，

由于Ksp(CaSO4)= c(Ca2+) c(SO42－)=7.1×10－5，K(NH3·H2O)= c(OH－) c(NH4+)/ c(NH3·H2O)=1.8×10－5，把它们带入表达式，平衡常数K=c2(NH3·H2O)/c(Ca2+) c2(OH－) c2(NH4+) c(SO42－)= c2(NH3·H2O)/ c2(OH－) c2(NH4+)×7.1×10－5=1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5

故答案为：1/(1.8×10－5)2×7.1×10－5。