Question

PM_2.5（可入肺颗粒物）污染跟工业燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的SO₂和NO_X．旋转喷雾干燥法是去除燃煤烟气中二氧化硫的方法之一，工艺流程如下图所示：

（1）写出高速旋转雾化器中发生反应的化学方程式

 

．
（2）在一定条件下，SO₂可被氧气氧化，每生成8g SO₃气体，放出9.83kJ的热量．写出该反应的s热化学方程式

 

．
（3）500℃时，在催化剂存在条件下，分别将2mol SO₂和1mol O₂置于恒压容器I和恒容容器Ⅱ中（两容器起始容积相同），充分反应，二者均达到平衡后：
①两容器中SO₃的体积分数关系是I

 

Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）．若测得容器Ⅱ中的压强减小了30%，则该容器中SO₂的转化率为

 

．
②t₁时刻分别向两容器的平衡体系中加入2mol SO₃，则两容器中SO₃的体积分数随时间变化曲线图正确的是

 

（填序号）．

（4）NO_x可用强碱溶液吸收产生硝酸盐．在酸性条件下，FeSO₄溶液能将NO₃^-还原为NO，NO能与多余的FeSO₄溶液作用生成棕色物质，这是检验NO₃^-的特征反应．写出该过程中产生NO反应的离子方程式

 

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Answer 1

考点：产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线,热化学方程式,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）高速旋转雾化器中涉及反应为二氧化硫、氧气和氢氧化钙反应生成硫酸钙；
（2）根据每生成8g SO₃气体，放出9.83kJ的热量，求出生成2molSO₃气体放出的热量，依据热化学方程式书写方法标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式；
（3）①根据压强对化学平衡移动的影响知识来回答，反应体系中，压强之比等于物质的量之比，根据三段式计算转化率；
②根据压强对速率和平衡影响分析；
（4）酸性条件下，亚铁离子和硝酸根离子反应生成铁离子、一氧化氮和水．

解答： 解：（1）高速旋转雾化器中涉及反应为二氧化硫、氧气和氢氧化钙反应生成硫酸钙，反应的方程式为2SO₂+2Ca（OH）₂+O₂=2CaSO₄+2H₂O，
故答案为：2SO₂+2Ca（OH）₂+O₂=2CaSO₄+2H₂O；
（2）在一定条件下，SO₂可被氧气氧化，每生成8g 即0.1molSO₃气体，放出9.83kJ的热量，则生成2molSO₃气体放出的热量为196.6kJ，则反应的热化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；△H=-196.6kJ/molKJ?mol^-1；
故答案为：2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△=-196.6kJ/mol；
（3）①对于反应：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），恒容容器相当于恒压容器的基础上加大压强，化学平衡正向移动，SO₃的体积分数增大，所以Ⅰ＞Ⅱ；将2mol SO₂和1mol O₂置于恒容容器II中，设容器中SO₂的变化量为x，
        2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
初始量：2        1       0
变化量：x      0.5x      x
平衡量：2-x   1-0.5x     x
容器II中的压强减小了30%，即

3

2-x+1-0.5x+x

=

1

1-30%

，解得x=1.8mol，
所以二氧化硫的转化率=

1.8mol

2mol

×100%=90%，
故答案为：＞；90%；
②恒压容器I和恒容容器Ⅱ中，分别向两容器的平衡体系中加入2mol SO₃，平衡逆向进行，气体的物质的量增大，恒压容器I的体积增大，恒容容器Ⅱ的体积不变压强增大，则容器Ⅱ的反应速率快达到平衡所用时间短，压强大平衡向生成SO₃向进行，则容器Ⅱ中SO₃含量高，所以图A符合，
故答案为：A；
（4）酸性条件下，亚铁离子和硝酸根离子反应生成铁离子、一氧化氮和水，离子反应方程式为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

点评：本题涉及化学方程式的书写、热化学方程式、化学平衡的计算、化学平衡移动的影响因素，侧重考查学生对数据的分析处理以及对知识的综合应用，题目综合性强，难度较大．