Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，因此研究NOx，SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

SO2的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：

①SO2(g)+NH3·H2O(aq)=NH4HSO3(aq) △H1=akJ/mo1；

②NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) △H2=b kJ/mo1；

③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) △H3=c kJ/mo1。

则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O △H

(1)△H =______kJ/mo1 (用含a、b、c的代数式表示)。

(2)对于反应：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H =-34.0kJ/mol，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：

时间 浓度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①0~10min内，CO2的平均反应速度v(CO2)=________。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______(填字母)。

a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO

c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂

(3)用活性炭还原法处理NO，有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H =-34.0kJ/mo1。已知在一体积不变的密闭容器中，加入足量的C和一定量的NO气体，测得NO的转化率随温度的变化如下图所示：

①由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，其原因为________；

②在1100K时，CO2的体积分数为________。

(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H =-746.8 kJ/mo1，生成无毒的N2和CO2。实验测得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2) (k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。

①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数____(填“>”“<”或“=”) k逆增大的倍数。

②若在2L的密闭容器中充入2molCO和2molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为50%，则_______。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.021mol/(Lmin) bc 1050K前，反应未达平衡状态；随着温度升高， 反应速度加快，单位时间内NO转化率提高 20% < 1L/mol

【解析】

(1)根据盖斯定律，将已知的三个热化学方程式叠加，可得待求反应的热化学方程式；

(2)①先计算出N2在0~10min内的平均速率，然后利用方程式中速率比等于计量数的比，计算CO2的平均反应速度v(CO2)；

②30min后反应物、生成物的浓度都增大，根据影响因素分析；

(3)①可逆反应从正反应方向开始，在1050K前未达到平衡，反应正向进行，在1050K后平衡发生移动，根据反应进行的方向分析；

②根据在1100K时，NO的转化率是40%，利用物质反应时的关系判断物质的浓度，然后计算CO2的体积分数；

(4)①达到平衡后，升高温度，V正、V逆都增大，根据升高温度，平衡向吸热反应方向移动分析k正、k逆增大的倍数关系；

②用三段式，根据CO的转化率计算出平衡时各种物质的浓度，结合平衡时V正=V逆得到大小。

(1)根据盖斯定律，将①×2+②×2+③，整理可得2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O △H=(2a+2b+c)kJ/mol；

(2)①在0~10min内的N2平均速率v(N2)==0.021mol/(L·min)；根据方程式可知CO2与N2的系数相等，所以v(CO2)=v(N2)= 0.021mol/(Lmin)；

②在30min达到平衡时c(NO)=0.40mol/L，c(N2)=0.30mol/L，在30min后达到平衡时c(NO)=0.48mol/L，c(N2)=0.36mol/L，反应物、生成物的浓度都增大。

a.加入一定量的活性炭，活性炭是固体，不能使平衡发生移动，因此不能改变任何物质的浓度，a错误；

b.通入一定量的NO，增大了反应物的浓度，平衡正向移动，使生成物N2的浓度也增大，但平衡移动的趋势是微弱的，总的来说NO的浓度是增大，b正确；

c.适当缩小容器的体积，单位体积内物质的量增加，物质的浓度增大，c正确；

d.加入合适的催化剂，不能使化学平衡发生移动，因此物质的浓度不变，d错误；

故合理选项是bc；

(3) ①该可逆反应是从正反应方向开始，在1050K前未达到平衡，反应正向进行，随着温度的升高，反应速率加快，更多的反应物变为生成物，因此单位时间内NO转化率提高；

②可逆反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

c(开始)mol/L 1 0 0

c(变化)mol/L 0.4 0.2 0.2

c(平衡)mol/L 0.6 0.2 0.2

所以平衡时CO2的体积分数为×100%=20%；

(4)①达到平衡后，升高温度，V正、V逆都增大，由于该反应的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应反应方向移动，所以V正<V逆，因此k正增大的倍数小于k逆增大的倍数；

②可逆反应：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

c(开始)mol/L 1 1 0 0

c(变化)mol/L 0.5 0.5 0.25 0.5

c(平衡)mol/L 0.5 0.5 0.25 0.5

由于v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)，当可逆反应达到平衡时，v正= v逆，所以=1L/mol。