Question

【題目】Ⅰ.硫和氮的氧化物直接排放會引發嚴重的環境問題，請回答下列問題：

(1)下列環境問題主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引發的是___________。

A.全球變暖 B.酸雨 C.水體富營養化(水華) D.白色污染

(2)SO2的排放主要來自于煤的燃燒。常用石灰石脫硫，其產物可以做建筑材料。

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

寫出石灰石脫硫的熱化學反應方程式___________________________。

Ⅱ.NOx的排放主要來自于汽車尾氣，包含NO2和NO，有人提出用活性炭對NOx進行吸附，發生反應如下：

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

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

(3)對于反應a，在T1℃時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質的濃度如下：

①0~10min內，NO的平均反應速率v(NO)=___________，當升高反應溫度，該反應的平衡常數K___________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡；根據上表中的數據判斷改變的條件可能是___________(填字母)。

A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO

C適當縮小容器的體積 D.加入合適的催化劑

(4)某實驗室模擬反應b，在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO2氣體，維持溫度為T2℃，如圖為不同壓強下反應b經過相同時間NO2的轉化率隨著壓強變化的示意圖。請從動力學角度分析，1050kPa前，反應b中NO2轉化率隨著壓強增大而增大的原因_____________；在1100kPa時，NO2的體積分數為___________。

(5)用某物質的平衡分壓代替其物質的量濃度也可以表示化學平衡常數(記作Kp)；在T2℃、1.1×106Pa時，該反應的化學平衡常數Kp=___________(計算表達式表示)；已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓(P總)×體積分數。

Answer 1

【答案】B 2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) △H=-681.8kJ/mol 0.042mol/(Lmin) 減小 BC 1050kPa前反應未達平衡狀態，隨著壓強增大，反應速率加快，NO轉化率提高 50% 或

【解析】

(1)硫氧化物和氮氧化物的排放引發酸雨、光化學煙霧等；

(2)利用蓋斯定律計算(①+②)×2+③，整理可得到石灰石脫硫的熱化學反應方程式；

(3)①0～10min內，NO的平均反應速率v(NO)=，反應為放熱反應，升溫平衡逆向進行；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ/mol，依據圖表數據分析，平衡狀態物質濃度增大，依據平衡常數計算K，平衡常數隨溫度變化，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；

(4)1050kPa前，反應b中NO2轉化率隨著壓強增大而增大的原因，1050KPa前反應未達平衡狀態，隨著壓強增大，反應速率加快，在1100kPa時二氧化氮轉化率40%，結合三行計算列式得到；

(5)在T2℃、在1100kPa時二氧化氮轉化率40%，結合三行計算列式得到；設通入二氧化氮2mol，2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量 2 0 0

變化量2×40%=0.80.4 0.8

平衡量1.2 0.4 0.8

Kp=計算。

(1)硫氧化物和氮氧化物的排放引發酸雨、光化學煙霧等；

A.全球變暖是二氧化碳，A錯誤；

B.硫氧化物和氮氧化物的排放引發硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，B正確；

C.水體富營養化(水華)是磷元素過量排放，C錯誤；

D.白色污染是聚乙烯、聚氯乙烯等塑料制品造成，D錯誤；

故合理選項是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

根據蓋斯定律，將 (①+②)×2+③，整理可得：得到石灰石脫硫的熱化學反應方程式：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，圖表數據得到0～10min內，NO的平均反應速率v(NO)==0.042mol/(Lmin)，由于該反應的正反應為放熱反應，所以升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，故化學平衡常數減小；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，依據圖表數據分析，平衡狀態物質濃度增大，依據平衡常數計算K==，平衡常數會隨溫度變化，而平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小容器體積后加入一定量一氧化氮；

A.加入一定量的活性炭，炭是固體物質，對化學平衡無影響，平衡不移動，A錯誤；

B.通入一定量的NO，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，B正確；

C.適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態物質濃度增大，C正確；

D.加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不能使化學平衡移動，D錯誤；

故合理選項是BC；

(4) 1050KPa前反應未達平衡狀態，增大壓強，物質的濃度增大，反應速率加快，NO轉化率提高，在1100kPa時二氧化氮轉化率40%，結合三行計算列式得到；設通入二氧化氮2mol，

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

起始量 2 0 0

變化量2×40%=0.80.4 0.8

平衡量1.2 0.4 0.8

NO2的體積分數=×100%=50%；

(5)在1100kPa時二氧化氮轉化率40%，結合三行計算列式得到；設通入二氧化氮mol，

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

起始量1 0 0

變化量1×40%=0.40.2 0.4

平衡量0.6 0.20.4

氣體總物質的量=1.2mol， Kp==Pa。