Question

【题目】烟气(主要污染物SO2、NOX)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中的SO2、NOx 的含量。

(1) O3氧化烟气中SO2、NOx 的主要反应的热化学方程式为： NO(g)＋O3(g)NO2(g)+ O2(g) ΔH＝－200.9 kJ·mol-13NO(g)＋O3(g)3NO2(g) ΔH＝－317.3kJ·mol-1。则2NO2(g)2NO(g)+O2(g)的ΔH＝_____________kJ·mol-1

(2)T℃时，利用测压法在刚性反应器中，投入一定量的NO2发生反应3NO2(g)3NO(g)＋O3(g)，体系的总压强 p随时间 t的变化如下表所示：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25	30
压强/MPa	20.00	21.38	22.30	23.00	23.58	24.00	24.00

①若降低反应温度，则平衡后体系压强 p______24.00 MPa(填“>”、“<”或“＝”),原因是____________。

②15min 时，反应物的转化率 α=______。

③T℃时反应3NO2(g) 3NO(g)＋O3(g)的平衡常数Kp=____________(Kp 为以分压表示的平衡常数，分压等于总压乘以该气体的物质的量分数)

(3)T℃时，在体积为2L的密闭刚性容器中，投入2 mol NO2发生反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，实验测得：v正=k正 c2(NO2)，v逆=k逆 c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。在温度为T℃时NO2的转化率随时间变化的结果如图所示(反应在5.5min时达到平衡)：

①在体积不变的刚性容器中，投入固定量的NO2发生反应，要提高NO2转化率，可采取的措施是______________、___________。

②由图中数据，求出该反应的平衡常数为_________。

③计算A 点处v正/v逆=_________________________(保留1位小数)。

Answer 1

【答案】+116.4 < 该反应是吸热反应，降低反应温度，平衡逆向移动，气体分子数减小，所以压强降低 45% 13.5MPa 升高温度 将生成物之一及时分离 0.25mol/L 9.1

【解析】

(1)根据盖斯定律即可求解；

(2)①根据信息可知3NO2(g)3NO(g)＋O3(g)，ΔH>0，该反应是吸热反应，降低反应温度，平衡逆向移动，气体分子数减小，所以压强降低；

②根据压强之比和气体的物质的量成正比进行求解；

③根据压强之比和气体的物质的量成正比求出各物质的量，然后再根据分压等于总压乘以该气体的物质的量分数求出各物质的分压，进而求出平衡常数Kp；

(3) ①2NO2(g)2NO(g)+O2(g)的ΔH＝+116.4 kJ·mol-1；要提高NO2转化率，平衡右移；

②根据“三段式”进行求解；

③当反应达平衡时，v正= v逆，可以求出k正/k逆；然后根据反应进行到A 点处，NO2的转化率为30%，利用“三段式”进行求解。

(1)① NO(g)＋O3(g)NO2(g)+ O2(g)ΔH＝－200.9 kJ·mol-1 ②3NO(g)＋O3(g)3NO2(g) ΔH＝－317.3kJ·mol-1；根据盖斯定律可知，①-②可得2NO2(g)2NO(g)+O2(g)的ΔH＝－200.9+317.3=+116.4 kJ·mol-1；综上所述，本题答案是：+116.4。

(2)①根据信息可知3NO2(g)3NO(g)＋O3(g)，ΔH>0，该反应是吸热反应，降低反应温度，平衡逆向移动，气体分子数减小，所以压强降低，所以则平衡后体系压强 p<24.00 MPa；综上所述，本题答案是：< ；该反应是吸热反应，降低反应温度，平衡逆向移动，气体分子数减小，所以压强降低；

②假设NO2的起始量为3mol，压强为20.00，15min 时，压强为23.00，则剩余气体总量x为：3/20=x/23，x=69/20mol， 设NO2的变化量为ymol，则：3-y+y+y/3=69/20, y=27/20；则反应物的转化率 α=(27/20)/3×100%=45%；综上所述，本题答案是：45%。

③假设NO2的起始量为3mol，压强为20.00，25min 时，达到平衡状态，压强为24.00，则剩余气体总量m为：3/20=m/24，m=18/5mol，设NO2的变化量为n mol，3-n+n+n/3=18/5, n=9/5；Kp(NO2)=24×(3-9/5)/ (18/5)=8, Kp(NO)= 24×(9/5)/ (18/5)=12, Kp(O3)= 24×(3/5)/ (18/5)=4，T℃时反应3NO2(g)3NO(g)＋O3(g)的平衡常数Kp= Kp(O3)×Kp3(NO)/ Kp3(NO2)=4×（3/2）3=13.5MPa ；综上所述，本题答案是：13.5MPa。

(3) ①2NO2(g)2NO(g)+O2(g)的ΔH＝+116.4 kJ·mol-1；要提高NO2转化率，平衡右移，所以可以采用升高温度、将生成物之一及时分离等方法；综上所述，本题答案是：升高温度、将生成物之一及时分离。

②反应在5.5min时达到平衡，NO2的转化率为50%，投入2 molNO2，变化为1mol，剩余1 molNO2，生成NO为1mol，O2为0.5mol，各物质浓度为：c(NO2)=0.5mol/L，c(NO)= 0.5mol/L，c(O2)=0.25mol，该反应的平衡常数为c2(NO)c(O2)/c2(NO2)= 0.25mol/L；综上所述，本题答案是：0.25mol/L。

③当反应达平衡时，v正= v逆，所以：k正/k逆= c2(NO)·c(O2)/c2(NO2)=K=0.25mol/L；反应进行到A 点处，NO2的转化率为30%，投入2 molNO2，变化为0.6 mol，剩余1.4 mol NO2，生成NO为0.6 mol，O2为0.3mol，各物质浓度为：c(NO2)=0.7mol/L，c(NO)= 0.3mol/L，c(O2)=0.15mol，v正/v逆= （k正/k逆）×c2(NO2)/ c2(NO)·c(O2)=0.25×0.72/(0.32×0.15)= 9.1；综上所述，本题答案是：9.1。