Question

【题目】煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol-1(反应Ⅱ)

请回答下列问题:

(1)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是__________。

A. B.

C. D.

(2)在温度、容积相同且不变的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下表(已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H=196.6kJ·mol-1) 则：

容器	甲	乙	丙	(填>,=,<) A.2c1_____c3 B.a+b_____196.6 C.2p2____p3 D.α1+α3___1
反应物投入量	2mol SO2、1mol O2	2mol SO3	4mol SO3
SO3的浓度 (mol·L-1)	C1	C2	C3
反应的能量变化	放出a kJ	吸收b kJ	吸收c kJ
体系压强	P1	P2	P3
反应物转化率	α1	α2	α3

(3)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入氨水中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。

请写出a点时n(HSO3-):n(H2SO3)=______，b点时溶液pH=7,则n(NH4+):n(HSO3-)=_____。

(4)催化氧化法去除NO,一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO 5N2+ 6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为4:l、3:l、1:3时,得到NO脱除率曲线如图所示：

①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是__________。

②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为__________mg/(m3·s)。

(5)已知Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,向0.4mol/L Na2SO4的溶液中加入足量BaCO3粉末(忽略体积变化),充分搅拌,发生反应SO42- (aq)+BaCO3(s) BaSO4 (s)+CO32-(aq) 静置后沉淀转化达到平衡。此时溶液中的c(SO42-)=____mol·L-1(保留小数点后两位).

Answer 1

【答案】D < = > < 1:1 3:1 1:3 1.5×10-4 0.02

【解析】

（1）反应Ⅰ为吸热反应，生成物物的总能量高于反应物，反应Ⅱ为放热反应，生成物的总能量低于反应物，由反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)可知，反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ；

（2）由表格数据可知，甲容器与乙容器是等效平衡，丙容器可以视为在乙的基础上压强增大一倍，平衡向正反应方向移动；

（3）根据图象可知a点时两个比值相等，b点时溶液pH=7，根据电荷守恒可知n（NH4+）=n（HSO3-）+2n（SO32-），又根据图象曲线可知，n（HSO3-）=n（SO32-），则n（NH4+）：n（HSO3-）=（1：2）：1=3：1；

（4）①由化学平衡移动原理可知，相同温度时，n(NH3):n(NO)的物质的量之比越大，NO脱除率越大；

②由图给数据计算可得；

由反应方程式可知=，由题给数据计算可得。

（1）反应Ⅰ为吸热反应，生成物物的总能量高于反应物，反应Ⅱ为放热反应，生成物的总能量低于反应物，则A、B错误；由反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)可知，反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ，则C错误、D正确，故答案为：D；

（2）由表格数据可知，甲容器与乙容器是等效平衡，则浓度c1=c2，转化率α1+α2=1，甲与乙的反应的能量变化之和为196.6kJ，a+b=196.6；丙容器可以视为在乙的基础上压强增大一倍，平衡向正反应方向移动，则丙中三氧化硫的浓度c3＞2c2，转化率α3＜α2，平衡移动不能消除压强增大，容器中压强p2＜p3＜2p2，由α1+α2=1和α3＜α2可得α1+α3＜1，故答案为：<；=；>；<；

（3）根据图象可知a点时两个比值相等，则n（HSO3-）：n（H2SO3）=1：1；b点时溶液pH=7，根据电荷守恒可知n（NH4+）=n（HSO3-）+2n（SO32-），又根据图象曲线可知，n（HSO3-）=n（SO32-），则n（NH4+）：n（HSO3-）=（1：2）：1=3：1，故答案为：1：1；3：1；

（4）①由化学平衡移动原理可知，相同温度时，n(NH3):n(NO)的物质的量之比越大，NO脱除率越大，由图可知，温度相同时，曲线c的NO脱除率最小，则曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是1:3，故答案为：1:3；

②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3,由图可知从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为=1.5×10-4 mg/(m3·s)，故答案为：1.5×10-4；

（5）设反应后c(SO42-)为xmol/L，则消耗c(SO42-)为（0.4—x）mol/L，反应生成c(CO32-)为（0.4—x）mol/L，由反应方程式可知=，则有=，解得x≈0.02mol/L，故答案为：0.02.