Question

【題目】消除氮氧化物、二氧化硫等物質(zhì)造成的污染是目前研究的重要課題。

(1)工業(yè)上常用活性炭還原一氧化氮，其反應(yīng)為：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)。向容積均為lL的甲、乙、丙三個(gè)恒容恒溫容器中分別加入足量的活性炭和一定量的NO，測(cè)得各容器中n(NO)隨反應(yīng)時(shí)間t的變化情況如下表所示：

t/min n(NO)/mol T		0	40	80	120	160
甲	T℃	2	1.45	1	1	1
乙	400℃	2	1.5	1.1	0.8	0.8
丙	400℃	1	0.8	0.65	0.53	0.45

①甲容器反應(yīng)溫度T℃__400℃(填“>”或“<”或“=”)；

②乙容器中，0～40min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(N2)=__；

③丙容器中達(dá)平衡后NO的轉(zhuǎn)化率為__。

(2)活性炭還原NO2的反應(yīng)為：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，lmolNO2和足量活性炭發(fā)生該反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

①A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是__點(diǎn)(填“A”或“B”或“C”)。

②計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP=__MPa(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(3)燃煤煙氣脫硫常用如下方法。

方法①：用生物質(zhì)熱解氣(主要成分CO、CH4、H2)將SO2在高溫下還原成單質(zhì)硫。涉及的部分反應(yīng)如下：

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H1=8.0kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=－566.0kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=－483.6kJ·mol-1

則H2(g)還原SO2(g)生成S(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式為__。

方法②：用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4，則用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3的離子方程式為__；實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH4HSO3溶液中=15，則溶液的pH為__。(已知：H2SO3的Ka1=1.5×10-2，Ka2=1.0×10-7)

Answer 1

【答案】> 6.25×10-3mol·L-1min-1 60% A 4 2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4kJ/mol NH3H2O+SO2=+ 5

【解析】

對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)平衡的時(shí)間越短；在同一反應(yīng)中，由一種物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量求另一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率時(shí)，可借助化學(xué)方程式，利用化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)的量的變化量之比進(jìn)行求解；在一個(gè)可逆反應(yīng)中，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于其變化量與起始量之比；對(duì)于一個(gè)氣體分子數(shù)增大的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)越高，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率越小；求解平衡常數(shù)時(shí)，可利用三段式求平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，然后求壓強(qiáng)分?jǐn)?shù)，最后求壓強(qiáng)平衡常數(shù)；利用蓋斯定律，可利用已知反應(yīng)求出未知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；在NH4HSO3溶液中，電離與水解同時(shí)存在，可建立電離與水解方程式，從而求出氫離子濃度，最終求出pH。

(1)①比較表中甲與乙中達(dá)平衡的時(shí)間，甲容器先達(dá)平衡，所以反應(yīng)溫度T℃>400℃；

②乙容器中，0～40min內(nèi)，NO的物質(zhì)的量的變化量為0.5mol，則N2的物質(zhì)的量為0.25mol，平均反應(yīng)速率v(N2)== 6.25×10-3mol·L-1min-1；

③因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體的分子數(shù)相等，所以壓強(qiáng)改變時(shí)平衡不發(fā)生移動(dòng)，丙容器中達(dá)平衡后NO的轉(zhuǎn)化率與乙容器相同，都為=60%。答案為：>；6.25×10-3mol·L-1min-1；60%；

(2)①因?yàn)榉磻?yīng)物的氣體分子數(shù)小于生成物的氣體分子數(shù)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，壓強(qiáng)小時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率高，所以A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是A點(diǎn)。

②設(shè)平衡時(shí)，參加反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為x，則可建立如下三段式：

依題意得，1-2x=2x，x=0.25mol，KP==4。答案為：A；4；

(3) 方法①：

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H1=8.0kJ·mol-1 ①

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=－566.0kJ·mol-1 ②

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=－483.6kJ·mol-1 ③

利用蓋斯定律，將①-②+③得，2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4kJ/mol。

方法②：用氨水將SO2轉(zhuǎn)化為NH4HSO3的離子方程式為NH3H2O+SO2=+；

H++ Ka2==1.0×10-7，

+H2OH2SO3+OH- Kh===

所以===1.0×10-7×1.5×10-2，c(H+)=1.0×10-5mol/L，則溶液的pH為5。答案為：2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4kJ/mol；NH3H2O+SO2=+；5。