Question

【题目】近几年我国大面积发生雾霾天气，2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。空气中的CO、SO2、氮氧化物等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。

（1） 用CaSO4代替O2与燃料CO反应，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，既可提高燃烧效率，又能得到较纯的CO2，以便于被处理。反应①为主反应，反应②和③为副反应。

ⅰ．CaSO4(s)＋4CO(g)==CaS(s)＋4CO2(g) ΔH1＝－189.2 kJ·mol-1

ⅱ．CaSO4(s)＋CO(g)==CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)　 ΔH2＝＋210.5 kJ·mol-1

ⅲ．CO(g)== C(s)＋CO2(g) ΔH3＝－86.2 kJ·mol-1

反应2CaSO4(s)＋7CO(g)==CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝_________________

（2）已知由CO生成CO2的化学方程式为CO＋O2CO2＋O。其正反应速率为v正=K正·c(CO) ·c(O2)，逆反应速率为v逆=K逆·c(CO2) ·c(O)，K正、K逆为速率常数。在2500 K下，K正=1.21×105 L·s-1·mol-1，K逆=3.02×105 L·s-1·mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数K值为________(保留小数点后一位小数)。

（3）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)　ΔH=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)=___________________________________；

②30 min后只改变某一条件，反应达新平衡，根据上表数据判断改变的条件可能是____(选填字母)；

a．加入一定量的活性炭 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30min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_____0 (填“＞”、“＝”或“＜”)。

（4）利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2，并用阴极室排出的溶液吸收NO2。与电源b极连接的电极的电极反应式为____________________________________。

（5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小，分析可能的原因________________________。

Answer 1

【答案】－151.1 kJ·mol-10.40.042 mol·L-1·min-1bc＜2HSO3—＋2e—＋2H+ ==S2O42—＋2H2ONO2—水解呈碱性，对NH4+的水解起促进作用 或答出NO2—与NH4+氧化还原产生氮气

【解析】

（1）根据盖斯定律，①+②+③×2可得：2CaSO4（s）+7CO（g）==CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的△H=△H1+△H2+2△H3=－189.2 kJ·mol-1＋210.5 kJ·mol-1+（－86.2 kJ·mol-1）2=－151.1 kJ·mol-1；（2）平衡常数K=；（3）①分析图表数据，0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）==0.042 mol/（Lmin）；②30min后，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；a．加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，故a不符合；b．通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故b符合；c．适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但个物质浓度增大，符合要求，故c符合；d．加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，故d不符合；故答案为：bc；③若30min后，达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比2：1：1，升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，所以平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应Q＜0； （4）根据图中信息可知，与电源b极连接的电极上HSO3—得电子转化为S2O42—，发生的电极反应式为2HSO3—＋2e—＋2H+ ==S2O42—＋2H2O；（5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，NO2—水解呈碱性，对NH4+的水解起促进作用 或答出NO2—与NH4+氧化还原产生氮气，故测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小。