Question

【題目】消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）用活性炭還原法： 某研究小組向某密閉容器中加入足量的活性炭和 NO，發(fā)生反應：C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g) H＝Q kJ·mol－1 在 T1℃下，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度部分數(shù)據(jù)如下：

①0～10 min 內(nèi)， N2 的平均反應速率 υ(N2)=________ ， T1℃時，該反應的平衡常數(shù) K=_____。

②30 min 后，若只改變一個條件，反應重新達到平衡時各物質(zhì)的濃度如上表所示，則改變的條件可能是____________ (填字母)

a. 加入一定量的活性炭 b. 改變反應體系的溫度

c. 縮小容器的體積 d. 通入一定量的 NO

③若 30 min 后升高溫度至 T2℃，重新達到平衡時，容器中 NO、 N2、 CO2 的濃度之比為 7∶3∶3，則該反應的H______0（填“＞” 、 “ ＝” 、或“＜” ）

（2）NH3 催化還原法： 原理如圖所示

①若煙氣中 c(NO2)： c(NO)=1∶1，發(fā)生如圖甲所示的脫氮反應時，反應過程中轉(zhuǎn)移 1.5mol 電子時放出的熱量為 113.8 kJ，則發(fā)生該脫氮反應的熱化學方程式為_____ 。

②圖乙是在一定時間內(nèi)，使用不同催化劑 Mn 和 Cr 在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的最佳催化劑和相應溫度分別為_____ ；使用 Mn 作催化劑時，脫氮率 b~a 段呈現(xiàn)如圖變化的可能原因是_____。

（3）已知常溫下 Ka1(H2SO3)=1.810－2， Ka2(H2SO3)=6.010－9。 汽車尾氣中的 SO2 用石灰水來吸收，生成的 CaSO3 濁液 pH＝9.0，忽略 SO32－的第二步水解，則Ksp(CaSO3)=_____。

Answer 1

【答案】 0.03 mol·L－1·min－1 K=4 c d ＜ 2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g) 2N2(g)＋3H2O(g) ΔH=－455.2 kJ/mol Mn 、200℃ b~a段，溫度較低，催化劑活性較低，脫氮反應速率較慢，反應還沒達到化學平衡（反應限度），隨著溫度升高反應速率變大，一定時間參與反應的氮氧化物變多，導致脫氮率逐漸升高； 4.2×10－9

【解析】（1）①分析圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學反應速率概念計算v，計算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應物的冪次方乘積得到；②反應前后是氣體體積不變的反應，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大，說明改變的條件是縮小體積增大濃度，或加入一氧化氮達到新平衡后個物質(zhì)濃度增大；③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為7：3：3，根據(jù)Qc與K的相對大小判斷平衡移動方向，逆反應方向是吸熱反應，正反應為放熱反應；
（2）①得電子化合價降低的反應物是氧化劑；
②
（3）

（1）①分析圖表數(shù)據(jù)，0～10min內(nèi)，N2的平均反應速率v（N2）=0.03 mol/（L/min），
化學平衡三段式列式計算平衡濃度：
C（s）+2NO（g）= N2（g）+CO2（g）；
起始量（mol/L） 1 0 0
變化量（mol/L） 0.8 0.4 0.4
平衡量（mol/L） 0.2 0.4 0.4
K==4

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；a．加入一定量的活性炭是固體，對平衡無影響，故a不符合；
b．改變反應體系的溫度, 達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度不可能都增大，故b不符合；c．當縮小容器的體積，反應前后是氣體體積不變的反應，平衡不動，但個物質(zhì)濃度增大，符合要求，故c符合；d．通入一定量的NO，反應正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，適故答案為：bc；
③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為7：3：3，Qc=<4，，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故Q＜0，故答案為：＜；
（2）①由圖甲可知NH3與NO、NO2反應產(chǎn)物為N2和水，故氧化劑為NO、NO2；因此反應的熱化學方程式為2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）=2N2（g）+3H2O（g）△H=－455.2 kJ/mol；

②根據(jù)圖乙知Mn催化劑時，在200℃左右脫氮率最高，Cr作催化劑，500℃左右脫氮率最高，但二者的最高脫氮率差不多，使用Mn作催化劑需要的溫度低，更經(jīng)濟，因此使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn、200℃左右；故答案為：Mn、200℃；使用 Mn 作催化劑時，脫氮率 b~a 段呈現(xiàn)上升狀態(tài)，可能的原因是：b~a段，溫度較低，催化劑活性較低，脫氮反應速率較慢，反應還沒達到化學平衡（反應限度），隨著溫度升高反應速率變大，一定時間參與反應的氮氧化物變多，導致脫氮率逐漸升高；
（3）由Ka2（H2SO3）=6.0×10-9可知SO32-+H2OHSO3-+OH-的水解Kh===1.67×10-6，
常溫下，測得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9，c（HSO3-）=c（OH-）=1×10-5，可知c（SO32-）==6×10-5，
又c（Ca2+）=c（SO32-）+c（HSO3-）=7×10-5，
Ksp（CaSO3）=c（Ca2+）×c（SO32-）=7×10-5×6×10-5=4.2×10-9。