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精英家教网二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物,防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一.
(1)一定条件下,2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g),向1.6LA(A容器可以自由滑动)和2LB密闭容器中各通入2mol SO3(g),在相同温度和有催化剂的条件下两容器各自达到平衡,测得A容器为1.8L,则A容器中SO3的转化率为
 
;此时A容器中SO3的转化率要比B容器中SO3的转化率要
 
(填“大”、“小”或“相等”);两容器达到平衡所用的时间是A
 
(填“大于”、“小于”或“相等”)B;能否计算出B容器中反应的化学平衡常数
 
(填“能”或“不能”),其理由是
 

(2)打开K一段时间再达平衡时,A容器的体积为
 
L(连通管中气体体积不计).
(3)用CH4催化还原NOx为N2可以消除氮氧化物的污染.试写出总反应方程式:
 

(4)CO在催化条件下也可以消除NO的污染.要计算该反应消耗1molCO的焓变△H.请依据盖斯定律设计:利用两个已知化学反应的焓变(焓变分别设为△H1、△H2)计算△H的过程
 
分析:(1)根据阿伏伽德罗定律,利用化学方程式可求A中SO3转化率,根据外界条件对化学平衡的影响可比较A、B容器中SO3转化率大小及达到平衡所需时间多少,根据影响平衡常数的因素可利用A计算B中的平衡常数;
(2)利用同条件下,同一反应建立的平衡是同样的即可解决;
(3)用CH4催化还原NOx为N2,碳应被氧化为二氧化碳,氢对应的产物是水,即可写出反应方程式;
(4)利用两个已知化学反应的焓变(焓变分别设为△H1、△H2),根据盖斯定律即可得出.
解答:解:(1)同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,故平衡时A容器中气体总物质的量为:
n( 平A)=
1.8
1.6
×2mol=2.25mol.
设:A中平衡时SO3消耗xmol
  2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g)△n
   2                          1
   n                       2.25-2=0.25
  2:1=n:0.25
解得:n=0.5mol
0.5mol
2mol
×100%=25%,
此时容器A与B相比较,B需要加压才能转化为A.而对此反应,加压平衡向左移动,即向转化率减小的方向移动,
故A容器中SO3的转化率要比B容器中SO3的转化率要小,
因A中压强比B中大,故反应到达平衡的时间A小于B;
能计算出B容器中反应的化学平衡常数,因化学平衡常数只与温度有关,温度不变化学平衡常数不变,因此可由A的平衡计算,
故答案为:25%;小;小于;能;依据A的平衡计算,温度不变,常数不变;
(2)打开K一段时间再达平衡时,相当于B也在与A相同的条件下建立平衡,此时体系的总体积应为A平衡时的2倍,即1.8L×2=3.6L,因B的体积为2L,所以此时A容器的体积为3.6L-2L=1.6L,
故答案为:1.6;
(3)用CH4催化还原NOx为N2,碳应被氧化为二氧化碳,氢对应的产物是水,反应方程式为xCH4+4NOx=2N2+xCO2+2xH2O,
故答案为:xCH4+4NOx=2N2+xCO2+2xH2O;
(4)CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H1  ①,
1
2
N2(g)+
1
2
O2(g)=NO(g)△H2    ②,
由盖斯定律可知①-②得:CO(g)+NO(g)=
1
2
N2(g)+CO2(g)△H=△H1-△H2
故答案为:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H1  ①,
1
2
N2(g)+
1
2
O2(g)=NO(g)△H2 ②,①-②得:CO(g)+NO(g)=
1
2
N2(g)+CO2(g)△H=△H1-△H2
点评:本题考查较综合,涉及知识点较多,注意解决本题的关键是:掌握化学平衡的相关知识及盖斯定律的应用.同时还得具备根据信息解决问题的能力,题目难度中等.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物.综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一.
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)
催化剂
2SO3(g)
某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示.根据图示回答下列问题:
①将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa.该反应的平衡常数等于
800
800

②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)
=
=
K(B)(填“>”、“<”或“=”).
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为
1.60NA(或1.6NA
1.60NA(或1.6NA
(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为:
173.4
173.4
kJ.

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2010?南通模拟)二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物,关注臭氧层、防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一.
(1)空气中微量的臭氧对人有益,浓度过大则是一种污染气体,臭氧作为强氧化剂,几乎能与任何生物组织反应.下列有关说法正确的是
ABCD
ABCD

A.停止使用氟里昂是为保护臭氧层
B.光化学烟雾与大气臭氧的生成有关
C.家用电器消毒柜中产生的臭氧能够高效杀菌消毒
D.臭氧能使湿润的碘化钾-淀粉试纸变蓝
(2)一定条件下,2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),向2L密闭容器中通入2mol SO2(g)、1mol O2(g)和0.2mol SO3(g),2min后反应达到平衡时,测得SO2的转化率为50%,则该可逆反应的平衡常数K=
5.76
5.76
;恒温下,若往容器中再加入2mol SO2(g),则重新达到平衡时SO2的总转化率
50%(选填“>”、“<”或“=”).
(3)臭氧的化学性质极不稳定,在空气和水中都会慢慢分解成氧气,臭氧常用于自来水的消毒,臭氧的溶解度及在水中的分解速度与水温及水的pH关系如图:

用臭氧消毒自来水,适宜的条件是
低温,水的pH控制7或弱碱性
低温,水的pH控制7或弱碱性

(4)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(ZnFe2Ox),由铁酸盐(ZnFe2O4)经高温还原制得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去,转化流程如图所示:
若2mol ZnFe2Ox与SO2可生成0.75mol S,x=
3.25
3.25

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2010?清远模拟)某硝酸厂附近的空气主要污染物为氮的氧化物.为了保护环境和综合利用,可采用氨-碱两级吸收法.此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点,其吸收工艺流程如下:

(1)排空物质的主要成分为
N2、O2
N2、O2

(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是
使氨气和大气充分混合
使氨气和大气充分混合

(3)从吸收塔排出的混合液用途之一为
作肥料或氮肥
作肥料或氮肥

空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物.研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法,将其转化为硫酸和硝酸,工艺流程如下:

各室中发生的反应如下:
a.氧化室:NO2(g)+SO2(g)+H2O (l)=H2SO4 (l)+NO(g)△H=a kJ?mol-1
b.清除室:NO (g)+NO2 (g)=N2O3(g)△H=b kJ?mol-1
N2O3 (g)+2H2SO4(l)=2NOHSO4 (s)+H2O(l)△H=c kJ?mol-1
c.分解室:4NOHSO4 (s)+O2(g)+2H2O (l)=4H2SO4 (l)+4NO2(g)△H=dkJ?mol-1
回答下列问题:
(4)①和②分别为(写化学式)
NO2
NO2
H2SO4
H2SO4

(5)写出SO2、O2 和 H2O反应生成H2SO4的热化学方程式:
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l)△H=(2a+2b+2c+d)kJ?mol-1
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)=2H2SO4(l)△H=(2a+2b+2c+d)kJ?mol-1

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2009?抚顺模拟)二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物.综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一.
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g) 
催化剂
 2SO3(g).某温度下,SO2的平衡转化率与体系总压强(p)的关系如图所示.根据图示回答下列问题:
①将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa.该反应的平衡常数等于
800
800

②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)
=
=
K(B)(填“>”、“<”或“=”).
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ/mol
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为
1.60NA(或1.6NA
1.60NA(或1.6NA
(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为
173.4
173.4
kJ.
(3)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3<x<4,M=Mn、Co、Zn或Ni)由铁酸盐(MFe2O4)经高温还原而得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去.转化流程如图所示:

请写出MFe2Ox分解SO2的化学方程式
MFe2Ox+SO2→MFe2O4+S
MFe2Ox+SO2→MFe2O4+S
(不必配平).

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