Question

【題目】煙氣中主要污染物SO2、NOx,為消除排放，保護環境，實現綠色可持續發展。

處理方法一:煙氣經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NO的主要反應的熱化學方程式為:

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1

NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H2

SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3

(1)反應3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=_________。

(2) 室溫下，進入反應器的NO、SO2的物質的量恒定，改 變通入O3的物質的量，反應一段時間后體系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應前n(O3):nNO)的變化見圖。說明預處理過程中NO2的物質的量變化的原因_______，在反應中SO2的物質的量幾乎不發生變化的原因是_______________。

(3)在一定條件下，SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3<0，在一定溫度下，向2L某恒容密閉容器中充入4molSO2(g)和1molO3(g),5min時，測得容器中SO3(g)的物質的量為0.5mol。

①0-5min內，用SO2表示的平均反應速率v(SO2)________。

②下列說法中能判斷該反應達到平衡狀態的是________

a.單位時間內生成nmolSO2同時生成nmolSO3

b.SO3和O2的物質的量濃度之比1:1

C.容器內壓強保持不變

d.混合氣體的密度不變

e.混合氣體的平均相對分子質量不變

處理方法二: 也可采用NaClO2溶液作為吸收劑對煙氣進行處理。在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫(S)、脫硝(N)的反應中，SO2和NO的平衡分壓Pe如圖所示。

(4) 由圖分析可知，反應溫度升高，脫硫、脫硝反應的平衡常數均_______(填“增大”、“不變”或“減小”)。

(5) 反應ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-的平衡常數K表達式為_______。

Answer 1

【答案】△H1+2△H2 n(O3):n(NO)<1，臭氧氧化NO為NO2，NO減少，NO2增多；n(O3):n(NO)>1,臭氧過量把NO2轉化成更高價態 SO2與O3的反應速率慢 0.05mol(L·min)-1 a 減小

【解析】

SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3

（1）①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1；②NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H2；由蓋斯定律，①+2×②可得：3NO（g）+O3（g）═3NO2（g），則△H=△H1+2△H2；

（2）①n(O3):n(NO)<1，臭氧氧化NO為NO2，NO減少，NO2增多；n(O3):n(NO)>1,臭氧過量把NO2轉化成更高價態；

②增加n（O3），O3氧化SO2的反應幾乎不受影響，說明濃度對反應速率影響較小，可能是SO2與O3的反應速率慢；

(3)在一定條件下，SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3<0，在一定溫度下，向2L某恒容密閉容器中充入4molSO2(g)和1molO3(g),

①5min時，測得容器中SO3(g)的物質的量為0.5mol，則消耗SO2(g)的物質的量為0.5mol，0-5min內，用SO2表示的平均反應速率v(SO2)=；

②a. 單位時間內生成nmolSO2同時生成nmolSO3，表示的是正逆反應速率，且滿足二者的化學計量數關系，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，故正確；b. 各物質分子數之比等于多少決定于開始加入的各物質的多少，與化學反應是否處于平衡狀態無關，不能說明反應達到平衡狀態，故錯誤；c.混合氣體物質的量不變，恒溫恒容下，容器內壓強為定值，不能說明反應達到平衡狀態，故錯誤；d. 容器容積不變，氣體的體積不變，反應兩邊都是氣體，氣體的總質量不變，根據ρ=，所以氣體的密度始終不變，因此密度不能作為判斷平衡狀態的依據，故錯誤；e.反應為氣體體積不變的反應，在反應的任何階段，總質量沒變，總的氣體分子數沒變，所以平均相對分子質量不會變，不能說明反應達到平衡狀態，故錯誤；答案選a；

（4）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應中，SO2和NO的平衡分壓pe如圖所示。 由圖分析可知，反應溫度升高，O2和NO的平衡分壓負對數減小，這說明反應向逆反應方向進行，因此脫硫、脫硝反應的平衡常數均減小；

(5)根據反應離子方程式ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-可知平衡常數K表達式為K=。