题目内容
【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. v(SO2):v(O2):v(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vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正)_____v 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____________。
【答案】-875.3 任何温度下 BD 45% > 24300(MPa)-1 (a+b+2c)/V mol·L-1
【解析】
根据盖斯定律分析反应热,根据平衡状态的判断依据分析,根据平衡的三段式计算平衡时物质的量,进而计算平衡常数和转化率等,根据反应过程中元素守恒分析氮原子和钠原子的关系,进而计算氢氧化钠的物质的量。
(1). 根据盖斯定律分析,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,有①-②-③×2得热化学方程式为:CH4(g)+2NO2(g)
CO2(g)+2H2O(g)+N2 (g) △H=(-890.3-67.0+41×2) kJ·mol-1=-875.3kJ·mol-1;该反应为放热的熵增反应,所以该反应在任何温度下都能自发进行;
(2) A.因为该反应是在一定的容器中进行,容器的体积不变,混合气体的总质量不变,所以混合气体的密度始终不变,所以密度不再发生变化不能说明是平衡状态,故错误;B.混合气体的平均摩尔质量是混合气体的总质量和总物质的量的比值,因为总质量始终不变,但气体总物质的量随着反应的进行而改变,所以当平均摩尔质量不再发生变化时说明气体总物质的量不变,说明反应达到平衡,故正确;C. v(SO2):v(O2):v(SO3)=2:1:2没有说明反应速率的方向,不能确定是否为平衡状态,故错误;D.混合气体的总物质的量不再发生变化可以说明反应达到平衡,故正确。故选BD;
(3) ①设起始二氧化硫的物质的量为2mol,氧气的物质的量为1mol
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始物质的量 2 1 0
改变物质的量2x x 2x
平衡物质的量 2-2x 1-x 2x
则有(2-2x+1-x+2x)/(2+1)=0.085/0.1 解x=0.45,二氧化硫的转化率为×100%= 45%
②A点未到平衡,正反应速率小于逆反应速率,C点为平衡点,正逆速率相等,且T2反应速率快,说明温度高,则C点的正反应速率大于A点的逆反应速率;
③设起始二氧化硫的物质的量为2mol,氧气的物质的量为1mol
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始物质的量 2 1 0
改变物质的量2x x 2x
平衡物质的量 2-2x 1-x 2x
则有(2-2x+1-x+2x)/(2+1)=0.07/0.1 解x=0.9,
平衡常数Kp= =24300(MPa)-1 ;
(4) 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),则产物中为硝酸钠或亚硝酸钠,氮原子和钠原子个数相等,则氮原子的物质的量为(a+b+2c)mol,则氢氧化钠的物质的量浓度最小为(a+b+2c)/V mol·L-1。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)