Question

【题目】化学在解决雾霾污染中有着重要的作用，雾霾由多种污染物形成，其中包含颗粒物PM2.5）、

氮氧化物（NOx）、CO、SO2等．

（1）已知：NO（g）+O2（g）═NO2（g）△H=﹣56.5kJmol﹣1

2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=﹣196.6kJmol﹣1

则反应NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g）△H=_________kJmol﹣1．

一定条件下，将NO2与SO2以物质的量比1：2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，

下列能说明反应达到平衡状态的有____________

a．混合气体的平均相对分子质量

b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变

d．每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2物质的量比为1：3，则平衡常数K=________（用分数表示）

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。在氨气足量的情况下，不同c(NO2)/c(NO)，不同温度对脱氮率的影响如图所示（已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应），请解释300℃之后脱氮率逐渐减小的原因：__________________________

（2）CO综合利用．

①CO用于合成甲醇反应方程式为：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

若起始投入1molCO，2mol H2，CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．得知该反应的△H_________0，该反应的实际生产条件控制在 250 ℃、1.3×104kPa左右最为适宜．反应达平衡后，下列操作既能加快反应速率，又能使平衡混合物中CH3OH物质的量分数增大的是____________

a． 升温 b．恒容条件下充入H2

c．加入合适的正催化剂 d．恒容条件下再充入1molCO，2mol H2

e．压缩体积 f．移走一部分CH3OH

②电解CO制备CH4，电解质为碳酸钠溶液，工作原理如图2所示，写出阴极区电极

反应式_______________

(3)利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO2的常见方法，先将含SO2的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，具体步骤如下：

SO2(g)＋H2O(l) H2SO3(l) H＋(aq)＋HSO (aq) Ⅰ

HSO (aq) H＋(aq)＋SO (aq) Ⅱ

Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) Ⅲ

Ca2＋(aq)＋SO (aq) CaSO3(s) Ⅳ

该温度下，测定吸收后液体中c(Ca2＋)一直保持为0.70 mol/L，已知Ksp(CaSO3)＝1.4×10－7，则吸收后溶液中的SO的浓度为_________________

Answer 1

【答案】﹣41.8b300℃时反应达平衡，后升温平衡逆向移动，脱氮率减小＜d eCO+6e﹣+5H2O=6OH﹣+CH42×10－7 mol/L

【解析】（1）①NO（g）+O2（g）═NO2（g）△H=-56.5kJmol-1；②2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-196.6kJmol-1；将方程式（②-①×2）×得：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ/mol；
a．随反应：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的进行，气体的质量和物质的量都不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明到达平衡状态，故a错误；b．混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，说明到达平衡状态，故b正确；c．随反应进行，SO3和NO都是生成物，所以体积比一直等于系数比，所以SO3和NO的体积比保持不变，不能说明到达平衡状态，故c错误；d．每生成1molSO3的同时消耗1molNO2都表示逆反应速率，反应自始至终都按此比例进行，故d错误；答案为b；一定条件下，将NO2与SO2以体积比1：2设为a和2a，消耗二氧化氮为x，
NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）
起始物质的体积 a 2a 0 0
转化物质的体积 x x xx
平衡物质的体积 a-x 2a-xx x
平衡时NO2与SO2体积比为1：3，即（a-x）：（2a-x）=1：3，
故x=0.5a，故平衡常数K=；
此反应正方向是放热反应， 300℃时反应达平衡，后升温平衡逆向移动，脱氮率减小；

（2）①图象分析可知压强一定，温度升高CO转化率减小，说明升温平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向为放热反应，△H＜0，图象分析可知，温度在250°一氧化碳转化率高，反应速率大，既能加快反应速率，又能使平衡混合物中CH3OH物质的量分数增大，依据影响化学反应速率的因素分析，反应正向进行，CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g），反应是气体体积减小的放热反应；a．反应是放热反应，升温反应速率增大，但平衡逆向进行，故a错误；b．恒容条件下充入H2 ，增大反应物浓度平衡正向进行，反应速率增大，CH3OH物质的量分数减小，故b错误；c．催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应速率增大，但平衡不变，故c错误；d．恒容条件下再充入1molCO，2molH2 ，相当于增大压强平衡正向进行，CH3OH物质的量分数增大，故d正确；e．压缩体积压强增大反应速率增大平衡正向进行，CH3OH物质的量分数增大，故e正确；f．移走一部分CH3OH平衡正向进行，浓度减小反应速率减小，故f错误，故de正确；
②由此电解原理可知，阳极失去电子生成二氧化碳气体，加入碳酸钠，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，阴极CO得到电子生成甲烷气体，据此离子反应方程式为：4CO+3CO32-+5H2O=6HCO3-+CH4↑，阴极区电极反应式为：CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4；

（3）根据硫酸钙的溶度积常数表达式Ksp（CaSO3）=c（Ca2+）c（SO32-）可知，c（SO32-）=mol/L=2.0×10-7mol/L。