Question

【题目】直接排放SO2、NO2会危害环境。工业上常采用化学方法控制污染。

(1)下图是1mol CH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1molS(g)燃烧的能量变化。

①CH4完全燃烧的活化能是_____________kJ/mol

②在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式_____________________________；

(2)为减少SO2排放，将含SO2的烟气通过洗涤剂X，充分吸收后再向吸收后的溶液中加入稀硫酸，既可以回收，同时又可得到化肥。X可以是__________(填序号)。

a.Ca(OH)2 b.K2CO3 c.Na2SO3 d.NH3H2O

(3)对NO2+SO2SO3+NO △H<0反应进行探究：在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比进行多组实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率。实验结果如图所示：

①能够加快该化学反应速率的外界条件是___________________

a.降低温度 b.增大压强 c.升高温度 d.减小压强

②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是___________；

③若A点对应实验中，SO2(g)的起始浓度为c0mol/L，经过min达到平衡状态，该时段化学反应速率v(NO2)___mol/(Lmin)；

④图中C、D两点对应的实验温度分别为和，计算判断______(填＞、＝、或＜)

Answer 1

【答案】126kJ/mol CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) △H=+352kJ/mol bd bc 降低温度 =

【解析】

(1)①活化能是物质发生化学反应需要的最低能量；

②先根据图示写出两个反应的热化学方程式，然后将二者叠加，可得该反应的热化学方程式；

(2)分别加入不同的洗涤剂X，根据不同的洗涤剂X与SO2发生的不同反应，判断符合条件的洗涤剂X；

(3)①根据影响化学反应速率的因素分析判断；

②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，即在不改变物料比的情况下，增加NO2的平衡转化率，考虑温度和压强对化学平衡的影响；

③A点实验中，NO2的平衡转化率α（NO2）=50%，起始时，SO2(g)的起始浓度为c0mol/L，起始时的物料比为=0.4,可计算起始时NO2的量，根据化学反应平均速率计算公式v(NO2)=计算；

④C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，温度和平衡常数有关，结合图中的数据，分别计算C和D点时的化学平衡常数，据此判断两点温度。

(1)①活化能是物质发生化学反应需要的最低能量，根据图示可知甲烷的活化能为126kJ/mol；

②根据图示可得热化学方程式：i：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-902kJ/mol；

ii：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H=-577kJ/mol，则根据盖斯定律，i-2×ii，整理可得CH4(g)+ SO2(g)= 2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) △H=+352kJ/mol；

(2)分别加入不同的洗涤剂X，根据不同的洗涤剂X与SO2发生的不同反应，要求将含SO2的烟气通过洗涤剂X，充分吸收后再向吸收后的溶液中加入稀硫酸，既可以回收SO2，同时又可得到化肥，植物需求量较大的化肥是氮肥，磷肥，钾肥，

a.若洗涤剂X选用Ca(OH)2，通入SO2反应产生CaSO3，加入稀硫酸反应可以回收SO2，同时产生CaSO4，但不是化肥，a不符合题意；

b.若洗涤剂X选用K2CO3，溶液碱性较强，可以吸收SO2，加入稀硫酸反应可以回收SO2，同时产生钾肥，b符合题意；

c.若洗涤剂X选用Na2SO3，溶液碱性较强，可发生反应生成NaHSO3，加入稀硫酸反应可以回收SO2，同时产生Na2SO4，但不是化肥，c不符合题意；

d．若洗涤剂X选用NH3H2O，是碱性溶液，可以吸收SO2，加入稀硫酸反应可以回收SO2，同时产生(NH4)2SO4，(NH4)2SO4是氮肥，d符合题意；

故合理选项是bd；

(3)①a.降低温度，物质的内能降低，活化分子数目减小，有效碰撞次数增加，反应速率降低，a错误；

b.增大压强，物质的浓度增大，单位体积内的活化分子数增加，反应速率加快，b正确；

c.升高温度物质的内能增加，活化分子数目增多，活化分子数目增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快，c正确；

d.减小压强，物质的浓度降低，单位体积内的活化分子数减少，有效碰撞次数减少，化学反应速率降低，d错误；

故合理选项是bc；

②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，即在不改变物料比的情况下，增加NO2的平衡转化率，反应为：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，△H＜0，该反应的正反应为反应前后气体体积不变的放热反应，压强变化对化学平衡不产生影响，要增加NO2的平衡转化率，使化学平衡向正反应方向移动，可采取降低温度的方式；

③A点实验中，NO2的平衡转化率α(NO2)=50%，起始时，SO2(g)的起始浓度为c0mol/L，起始时的物料比为=0.4,则起始时，NO2的物质的量浓度为c(NO2)=c0mol/L×0.5=0.4c0mol/L，NO2的平衡转化率α(NO2)=50%，则NO2转化了△c=0.4c0×50%=0.2c0mol/L，反应经历的时间为△t=tmin，则该时段化学反应速率v(NO2)===mol/(Lmin)；

④C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，温度和平衡常数有关，结合图中的数据，反应为：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，△H＜0

C点时，起始物料比为=1.0，NO2的平衡转化率为α(NO2)=50%，设起始时c(NO2)=50%=c(SO2)=xmol/L，化学平衡常数为K(C)===1；

D点时，起始物料比为=1.5，，NO2的平衡转化率为α(NO2)=40%，设起始时c(SO2)=ymol/L，c(NO2)=1.5ymol/L，化学平衡常数为K(D)==1，K(C)= K(D)，化学平衡没有发生移动，因此TC=TD。