Question

【题目】Ⅰ.硫和氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题，请回答下列问题：

(1)下列环境问题主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引发的是___________。

A.全球变暖 B.酸雨 C.水体富营养化(水华) D.白色污染

(2)SO2的排放主要来自于煤的燃烧。常用石灰石脱硫，其产物可以做建筑材料。

已知：CaCO3(s)= CO2(g)+CaO(s) △H=+178.2kJ/mol

SO2(g)+CaO(s)= CaSO3(s) △H=－402kJ/mol

2CaSO3(s)+O2(g )= 2CaSO4(s) △H=－234.2kJ/mol

写出石灰石脱硫的热化学反应方程式___________________________。

Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：

反应a：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ/mol

反应b：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H=－64.2kJ/mol

(3)对于反应a，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：

①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________，当升高反应温度，该反应的平衡常数K___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

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

(4)某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________；在1100kPa时，NO2的体积分数为___________。

(5)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数Kp=___________(计算表达式表示)；已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。

Answer 1

【答案】B 2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) △H=-681.8kJ/mol 0.042mol/(Lmin) 减小 BC 1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO转化率提高 50% 或

【解析】

(1)硫氧化物和氮氧化物的排放引发酸雨、光化学烟雾等；

(2)利用盖斯定律计算(①+②)×2+③，整理可得到石灰石脱硫的热化学反应方程式；

(3)①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)=，反应为放热反应，升温平衡逆向进行；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ/mol，依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算K，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮；

(4)1050kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因，1050KPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，在1100kPa时二氧化氮转化率40%，结合三行计算列式得到；

(5)在T2℃、在1100kPa时二氧化氮转化率40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮2mol，2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量 2 0 0

变化量2×40%=0.80.4 0.8

平衡量1.2 0.4 0.8

Kp=计算。

(1)硫氧化物和氮氧化物的排放引发酸雨、光化学烟雾等；

A.全球变暖是二氧化碳，A错误；

B.硫氧化物和氮氧化物的排放引发硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，B正确；

C.水体富营养化(水华)是磷元素过量排放，C错误；

D.白色污染是聚乙烯、聚氯乙烯等塑料制品造成，D错误；

故合理选项是B；

(1)已知：①CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s)△H=+178.2kJ/mol

②SO2(g)+CaO(s)═CaSO3(s)△H=-402kJ/mol

③2CaSO3(s)+O2(g)═2CaSO4(s)△H=-234.2kJ/mol

根据盖斯定律，将 (①+②)×2+③，整理可得：得到石灰石脱硫的热化学反应方程式：2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) △H=-681.8kJ/mol；

(3)①C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ/mol，图表数据得到0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)==0.042mol/(Lmin)，由于该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，故化学平衡常数减小；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算K==，平衡常数会随温度变化，而平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小容器体积后加入一定量一氧化氮；

A.加入一定量的活性炭，炭是固体物质，对化学平衡无影响，平衡不移动，A错误；

B.通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，B正确；

C.适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，C正确；

D.加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不能使化学平衡移动，D错误；

故合理选项是BC；

(4) 1050KPa前反应未达平衡状态，增大压强，物质的浓度增大，反应速率加快，NO转化率提高，在1100kPa时二氧化氮转化率40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮2mol，

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量 2 0 0

变化量2×40%=0.80.4 0.8

平衡量1.2 0.4 0.8

NO2的体积分数=×100%=50%；

(5)在1100kPa时二氧化氮转化率40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮mol，

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量1 0 0

变化量1×40%=0.40.2 0.4

平衡量0.6 0.20.4

气体总物质的量=1.2mol， Kp==Pa。