Question

【题目】霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。

（1）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ·mol-1。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间(min) 浓度（mol·L-1）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①0～10 min内，NO的平均反应速率v(NO)=_______________________，T1℃时，该反应的平衡常数K=____________。

②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______(填字母)。

a．升高温度 b．通入一定量的NO

c．适当缩小容器的体积 d．加入合适的催化剂

③若30 min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中，NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则Q__________(填“>”、“=”或“<”)0。

（2）NH3催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：

①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为_______________。已知c(NO2)：c(NO)=1:1时脱氮效果最佳， 若生成1 mol N2时反应放出的热量为Q kJ。此时对应的脱氮反应的热化学方程式为__________________________

②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应温度分别为___________________________。

（3）汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液。已知常温下Ka1（H2SO3）=1.8×10－2 ， Ka2（H2SO3）=6.0×10－9。常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH=9，忽略SO32－的第二步水解，则Ksp（CaSO3）=____________。

Answer 1

【答案】 0.042 mol·L-1·min-1 9/16 bc ＜ NO、NO2 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) ===2N2 (g)+ 3H2O(g) △H = -2Q kJ·mol-1 Mn、200℃左右均可（说明：Cr和Mn最大脱氮率相差不大，但是Cr需要的温度高，为使效益最大化，因此使用Mn更经济）； 4.2×10－9

【解析】（1）①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）==0.042molL-1min-1；C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡浓度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反应的平衡常数K==；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大，依据平衡常数计算K=，平衡常数随温度变化，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小溶液体积后加入一定量一氧化氮；a．升高温度，平衡常数改变，平衡移动，故a错误；b．通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，故b正确；c．适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，故c正确；d．加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不改变化学平衡，故d错误；故答案为bc；
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比从为5：3：3，氮气和二氧化碳难度之比始终为1：1，所以5：3＞4：3，说明平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故选＜；

（2）①由图甲可知SCR技术中NH3与NO、NO2反应产物为N2和水，故氧化剂为NO、NO2；脱氮效果最佳时c（NO2）：c（NO）=1：1，因此反应的热化学方程式为2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）=2N2（g）+3H2O（g）△H=-2QkJmol-1；

②根据图乙知Mn催化剂时，在200℃左右脱氮率最高，Cr作催化剂，500℃左右脱氮率最高，但二者的最高脱氮率差不多，使用Mn作催化剂需要的温度低，更经济，因此使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为Mn、200℃左右；

（3）由Ka2（H2SO3）=6.0×10-9可知SO32-+H2OHSO3-+OH-的水解Kh==1.67×10-4，常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为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。