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。

(1)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) ΔH1＝a kJ·mol-1；

②NH3·H2O(aq)＋NH4HSO3(aq) ＝ (NH4)2SO3(aq)＋H2O(l)ΔH2＝b kJ·mol-1；

③2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g) ＝ 2(NH4)2SO4(aq) ΔH3＝c kJ·kJ·mol-1。

则反应2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l) 的ΔH＝________kJ·mol-1

(2)燃煤发电厂常利用反应：2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g) ＝ 2CaSO4(s)＋2CO2(g) ΔH＝－681.8 kJ·mol-1对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应，在T℃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：

	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

①0～10min内，平均反应速率v(O2)＝________mol·L－1·min－1；当升高温度，该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②30in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.加入一定量的粉状碳酸钙 B.通入一定量的O2

C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂

(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气，有人利用反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－34.0 kJ·mol-1，用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体，保持恒压，测得NO的转化率随温度的变化如图所示：

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________；在1100K时，CO2的体积分数为________。

(4)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1050K、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝________[已知：气体分压(P分)＝气体总压(P总)×体积分数]。

(5)工业上常用高浓度的 K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如图：

①在阳极区发生的反应包括___________和H++HCO3- =CO2↑+H2O

②简述CO32-在阴极区再生的原理：______________。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.021 减小 BC 1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大 20% 4 4OH--4e-═2H2O+O2↑ 阴极水电解生成氢气和氢氧根离子，OH-与HCO3-反应生成CO32-

【解析】

(1)利用盖斯定律计算。

(2)①根据公式计算O2平均反应速率；当升高温度，平衡向吸热反应移动即逆向移动；②A. 加入一定量的粉状碳酸钙，平衡不移动，浓度不变；B. 通入一定量的O2，平衡正向移动，二氧化碳浓度增加，氧气浓度也比原来增加；C. 适当缩小容器的体积，两者浓度都在原来基础上增加，平衡向体积减小方向即正向移动；D. 加入合适的催化剂，平衡不移动，浓度不变。

(3)1050K前反应不断的正向建立平衡，因此NO的转化率随温度升高而增大；建立三段式进行计算。

(4)建立三段式计算压强平衡常数。

(5)①在阳极区是氢氧根失去电子，发生的反应包括4OH－－4e－═2H2O+O2↑，剩余氢离子和碳酸氢根反应；②阴极水电解生成氢气，剩余氢氧根离子，剩余的OH－与HCO3－反应生成CO32－。

(1)根据目标反应，将第一个方程式2倍加第二个方程式2倍再加第三个方程式得到：反应2SO2(g)＋4NH3·H2O(aq)＋O2(g)＝2(NH4)2SO4(aq)＋2H2O(l) 的ΔH＝(2a+2b+c )kJ·mol-1

(2)①0～10min内，O2平均反应速率；当升高温度，平衡向吸热反应移动即逆向移动，因此该反应的平衡常数K减小；故答案为：0.021；减小。

②A. 加入一定量的粉状碳酸钙，平衡不移动，浓度不变，故A不符合题意；B. 通入一定量的O2，平衡正向移动，二氧化碳浓度增加，氧气浓度也比原来增加，故B符合题意；C. 适当缩小容器的体积，两者浓度都在原来基础上增加，平衡向体积减小方向即正向移动，故C符合题意；D. 加入合适的催化剂，平衡不移动，浓度不变，故D不符合题意；综上所述，答案为BC。

(3)由图可知，1050K前反应不断的正向建立平衡，因此NO的转化率随温度升高而增大，其原因为1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大；设开始时NO有1mol，在1100K时，转化率为40%，

CO2的体积分数；故答案为：1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大；20%。

(4)设开始时NO有1mol，在1050K时，转化率为80%

该反应的化学平衡常数；故答案为：4。

(5)①在阳极区是氢氧根失去电子，发生的反应包括4OH－－4e－═2H2O+O2↑和H++HCO3－= CO2↑+H2O；故答案为：4OH－－4e－═2H2O+O2↑。

②阴极水电解生成氢气，剩余氢氧根离子，剩余的OH－与HCO3－反应生成CO32－，因此阴极区再生CO32－；故答案为：阴极水电解生成氢气和氢氧根离子，OH－与HCO3－反应生成CO32－。