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4.燃煤烟气中的SO2、NOx是形成酸雨的有害物质.应设法吸收利用.
I.吸收SO2:通入氨水将其转化为NH4HSO3,NH4HSO3溶液呈酸性(填“酸”、“碱”、“中”);再通空气将NH4HSO3氧化,溶液pH将减小(填“增大”、“减小”、“不变”)
Ⅱ.处理NO:先用O3处理,再用Na2SO3溶液吸收.O3处理的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)△H=aKJ•mol-1
NO2(g)═NO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H=bKJ•mol-1
(1)反应NO(g)+O3(g)═3NO2(g)的△H=a-2bKJ•mol-1
(2)用Na2SO3溶液吸收时,溶液中SO32-将NO2转化为NO2-,反应的氧化产物是SO42-
Ⅲ.利用SO2:分离出SO2可用于生产硫酸,反应之一:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H<0.
(3)恒温恒容下,改变SO2、O2的物质的量之比[$\frac{n(S{O}_{2})}{n({O}_{2})}$],平衡时测定Y的值,Y与[$\frac{n(S{O}_{2})}{n({O}_{2})}$]的关系如图1所示,则Y可能是A、B.
A.正反应速率         B.SO3的体积分数     C.SO2的转化率      D.SO2的体积分数
a→b段y变化的原因是SO2浓度增大,正反应速率增大,平衡正移,SO3增多.

(4)Kp是以各气体平衡分压(各气体的反应=总压×各气体的体积分数)代替平衡浓度表示的平衡常数.
①Kp与温度(T/K)的关系是㏒Kp=$\frac{R}{T}$-4.86(R为常数),请判断R>0(填“>”或“<”),原因是温度(T)升高,平衡逆向移动,Kp减小,由关系式可判断R>0.
②在10.0%SO2、13.5%O2、76.5%N2(体积分数)时,SO2平衡转化率与温度、压强的关系如图2.则x>1.0(填“>”或“<”);计算550℃、1.0atm下,2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的Kp=900.0atm-1.(精确到1位小数)

分析 Ⅰ.SO2通入氨水将其转化为NH4HSO3,NH4HSO3溶液呈酸性,再通空气将NH4HSO3氧化,HSO3-转化为SO42-和H+,酸性增强;
Ⅱ.(1)根据盖斯定律计算所求反应的焓变;
(2)用Na2SO3溶液吸收时,溶液中SO32-将NO2转化为NO2-,NO2被还原为NO2-,则SO32-应被氧化成SO42-
Ⅲ.(3)反应为:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),反应为气体分子数减少的反应,恒温恒容下,改变SO2、O2的物质的量之比[$\frac{n(S{O}_{2})}{n({O}_{2})}$],根据图1分析Y的含义和a→b段Y升高的原因;
(4)①根据图2,温度升高,SO2的平衡转化率降低,正反应趋势减小,则Kp减小,据此分析;
②从整个体系中O的含量分析x,根据分压平衡常数的定义计算.

解答 解:I.SO2通入氨水将其转化为NH4HSO3,NH4HSO3溶液呈酸性,
再通空气将NH4HSO3氧化,HSO3-转化为SO42-和H+,酸性增强,则溶液pH将减小,
故答案为:酸;减小;
Ⅱ.(1)已知:①NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)△H1=akJ/mol,
                      ②NO2(g)═NO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)△H2=bkJ/mol,
所求反应为:3NO(g)+O3(g)═3NO2(g),该反应可由①-②×2得到,根据盖斯定律,该反应的焓变△H=△H1-2△H2=(a-2b)kJ/mol,
故答案为:a-2b;
(2)用Na2SO3溶液吸收时,溶液中SO32-将NO2转化为NO2-,NO2被还原为NO2-,则SO32-应被氧化成SO42-,则氧化产物为SO42-
故答案为:SO42-
(3)反应为:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),反应为气体分子数减少的反应,恒温恒容下,改变SO2、O2的物质的量之比[$\frac{n(S{O}_{2})}{n({O}_{2})}$],反应焓变△H<0,正反应放热,降低温度,增大压强均有利于反应正向进行,随着物料比$\frac{n(S{O}_{2})}{n({O}_{2})}$增大,可以控制为SO2的量增大或O2的量减少,Y先增大后减小,可能为正反应速率,也可以为SO3的体积分数,当控制条件为增大SO2的量时,会使SO2的转化率降低,不一定会使SO2的转化率一直升高,当控制条件为减小O2的量时,会增加SO2的平衡转化率,使其体积分数不断降低,不一定会使SO2的体积分数一直增大,故有可能的是A和B,
综合A和B考虑,a→b段升高的原因可能为:SO2浓度增大,正反应速率增大,平衡正移,SO3增多
故答案为:A、B;SO2浓度增大,正反应速率增大,平衡正移,SO3增多;
(4)①根据图2,温度升高,SO2的平衡转化率降低,正反应趋势减小,则Kp减小,则R>0,原因是:温度(T)升高,平衡逆向移动,Kp减小,由关系式可判断R>0,
故答案为:>;温度(T)升高,平衡逆向移动,Kp减小,由关系式可判断R>0;
②体系中含有10.0%SO2、13.5%O2、76.5%N2,根据图2,随着温度升高,SO2的平衡转化率降低,有利于生成NOx,从整个体系O含量角度考虑,生成NOx中,x>1,
Kp是以各气体平衡分压(各气体的反应=总压×各气体的体积分数)代替平衡浓度表示的平衡常数,550℃、1.0atm下,SO2的平衡转化率为90%,反应为:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),已知体系中有10.0%SO2、13.5%O2、76.5%N2,设混合气体有100mol,则含有10molSO2,13.5molO2,76.5molN2,根据反应方程式,则平衡时n(SO2)=1mol,n(O2)=9mol,n(SO3)=9mol,根据理想气体状态方程pV=nRT,恒温恒容体系中,压强之比等于物质的量之比,则$\frac{1atm}{10+13.5+76.5}=\frac{p}{1+9+9+76.5}$,可得p=0.955atm,根据道尔顿分压定律,p(SO2)=$\frac{1}{1+9+9+76.5}×p$=0.01atm,p(O2)=p(SO3)=$\frac{9}{1+9+9+76.5}×p$=0.09atm,则分压平衡常数Kp=$\frac{{p}^{2}(S{O}_{3})}{p({O}_{2}){p}^{2}(S{O}_{2})}$=$\frac{(0.09atm)^{2}}{(0.01atm)^{2}×(0.09atm)}$=900.0atm-1
故答案为:>;900.0atm-1

点评 本题考查化学平衡计算、图象分析,为高频考点,侧重考查学生分析推断及计算、知识迁移能力,根据浓度化学平衡常数计算方法计算压强化学平衡常数,计算量较大,难度中等.

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【操作流程】
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【实验装置】

已知C中盛有100g原粮,E中盛有20.00mL1.13×10-3mol•L-1KMnO4溶液(H2SO4酸化).请回答下列问题:
(1)仪器D的名称是直行冷凝管.
(2)B中盛装焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是吸收空气中的O2,防止氧化装置C中生成的PH3,则A中盛装KMnO4溶液的作用是除去空气中的还原性气体,避免影响实验结果.
(3)通入空气的作用是保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收.
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(5)收集E中吸收液,加水稀释至250mL,取25.00mL于锥形瓶中,用5.0×10-4mol•L-1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液11.00mL,则该原粮中磷化物(以PH3计)的含量为0.13mg•kg-1,该原粮质量是否合格?不合格(填“合格”或者“不合格”).

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9.下列说法正确的是(  )
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A.AB.BC.CD.D

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