Question

10．消除氮氧化物和硫氧化物有助于预防雾霾天气的形成．
（1）某恒容密闭容器中存在如下反应：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H．维持温度不变，测得不同时刻几种气体物质的浓度如下表所示：

时间（min） 浓度（mol•L-1）	0	5	10	15	25	30
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	a	a	b	b
CO2	0	0.21	a	a	0.36	0.36

①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=0.06mol/（L•min），该温度下反应的平衡常数K=0.5625．
②表中25min的数据变化与反应进行到22min时改变了反应体系中的某一条件有关，则b=0.36，改变的条件可能是c．
a．加入一定量的活性炭
b．通入一定量的N₂
c．适当缩小容器的体积
③若15min时升高温度，达到平衡时容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）NH₃催化还原氮氧化物（产物是N₂、H₂O）是目前广泛采用的烟气脱氮技术
①当废气中NO₂、NO的体积分数相等时脱氮率最高，若此情况下生成1molN₂时反应放出的热量为akJ，则对应的热化学方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）=2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol．

②如图使用不同催化剂时的脱氮率，则脱氮时最佳的温度、催化剂应是Mn、200℃左右．
（3）用石灰浆作吸收剂也可脱去废气中的SO₂，若处理结束时，测得吸收液中c（Ca²⁺）=0.70mol/L，则c（SO₃^2-）=2.0×10^-7 mol/L （已知K_sp（CaSO₃）=1.4×10^-7）．

Answer 1

分析 （1）①分析图表数据结合化学反应速率概念计算v=$\frac{△c}{△t}$，计算平衡浓度结合平衡常数概念是生成物浓度的幂次方乘积除以反应物的幂次方乘积得到；
②反应前后是气体体积不变的反应，图表数据分析可知一氧化氮，二氧化碳浓度都增大，说明改变的条件是缩小体积增大浓度；
③若15min后容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为4：3；3，时升高温度，达到平衡时容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，说明平衡逆向进行，逆反应方向是吸热反应，正反应为放热反应；
（2）①生成1mol氮气放出akJ热量，则生成2mol氮气放出2akJ热量，则其热化学反应方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol；
②温度越高，对设备的要求越高，所以如果催化剂在较低温度下能较大程度的脱氮即可；
（3）利用溶度积常数计算溶液中亚硫酸根离子浓度．

解答 解：（1）①v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1-0.4}{10}$=0.06mol/（L•min）；化学平衡三段式列式计算平衡浓度：
               C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
起始量（mol/L）        1         0        0
变化量（mol/L）      0.6       0.3      0.3
平衡量（mol/L）      0.4       0.3      0.3
K=$\frac{0.3×0.3}{0．{4}^{2}}$=0.5625mol/L；
故答案为：0.06mol/（L•min）；0.5625；
②只改变某一条件，反应重新达到平衡，图表数据分析可知一氧化氮，氮气，二氧化碳浓度都增大，所以b=c=0.36；
a．加入一定量的活性炭，平衡不移动，各组分的浓度不变，故错误；
b．通入一定量的N₂，平衡逆向移动，二氧化氮的浓度减少，故错误；
c．适当缩小容器的体积，故正确；
故答案为：0.36；c； 
③若15min后容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为4：3；3，时升高温度，达到平衡时容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，说明平衡逆向进行，逆反应方向是吸热反应，正反应为放热反应，故答案为：＜；
（2）①生成1mol氮气放出akJ热量，则生成2mol氮气放出2akJ热量，则其热化学反应方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol，故答案为：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）=2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2akJ/mol；
②温度越高，对设备的要求越高，所以如果催化剂在较低温度下能较大程度的脱氮即可，所以脱氮时最佳的温度、催化剂应是Mn、200℃左右，故答案为：Mn、200℃左右；
（3）c（SO₃^2- ）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{1.4×1{0}^{-7}}{0.70}$mol/L=2.0×10^-7 mol/L，
故答案为：2.0×10^-7 mol/L．

点评 本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律的计算应用，化学平衡常数和反应速率概念计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．