Question

【題目】消除含氮、硫等化合物的污染對(duì)建設(shè)美麗家鄉(xiāng)，打造宜居環(huán)境具有重要意義。

I．用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染，NOx若以NO為例，在恒容容器中進(jìn)行反應(yīng)：4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。

（1）以下選項(xiàng)可以判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。

A．.4v正(NH3)=5v逆(N2) B．反應(yīng)體系中氣體密度不變

C．.反應(yīng)體系中氣體壓強(qiáng)不變 D．反應(yīng)體系中氣體平均摩爾質(zhì)量不變

（2）圖I中曲線表示轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。若改變起始條件，使反應(yīng)過程由a狀態(tài)轉(zhuǎn)為b狀態(tài)進(jìn)行，可采取的措施是_______

A．降低溫度 B．增大反應(yīng)物中NO的濃度

C．加催化劑 D．向密閉容器中通入氬氣

II．燃煤煙氣中含有大量SO2和NO。某科研小組研究臭氧氧化的堿吸收法同時(shí)脫除SO2和NO工藝，反應(yīng)進(jìn)程如圖II所示。

反應(yīng)1：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)

反應(yīng)2：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)

已知該體系中溫度80℃以上臭氧發(fā)生分解反應(yīng)：2O33O2。且100℃時(shí)臭氧的分解率約為10％。請(qǐng)回答：

（1）寫出反應(yīng)1的熱化學(xué)方程式_______，反應(yīng)1在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的熵變ΔS_______0（填“大于”或“小于”）。

（2）其他條件不變，向五個(gè)體積固定為1L的密閉容器中均充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模擬煙氣和2.0mol O3，在不同溫度下反應(yīng)相同時(shí)間后體系中NO和SO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示：

①若P、Q兩點(diǎn)為非平衡點(diǎn)，試分析P點(diǎn)轉(zhuǎn)化率大于Q點(diǎn)的可能原因_______。100℃，t秒時(shí)反應(yīng)1進(jìn)行到P點(diǎn)，反應(yīng)從開始到t秒時(shí)NO的平均速率v(NO)=_______mol·L1·s1（用含t的式子表示）。

②若Q點(diǎn)為平衡點(diǎn)，100℃下反應(yīng)2的平衡常數(shù)的數(shù)值約為_______（精確到0.01）。

Answer 1

【答案】CD B NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH=199.2kJ·mol1 小于 NO與O3反應(yīng)的活化能低于SO2與O3反應(yīng)的活化能或NO與SO2物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)或其它合理答案 0.96（或0.95）

【解析】

II(1)根據(jù)△H=反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能，計(jì)算反應(yīng)熱；根據(jù)△G=△H－T△S>0，判斷；

(2)根據(jù)計(jì)算反應(yīng)速率；

利用計(jì)算平衡常數(shù)。

I (1) 4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g)；

A、達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，用不同物質(zhì)表示時(shí)，數(shù)值要成比例；選項(xiàng)中有正反應(yīng)速率，有逆反應(yīng)速率，但是4υ正(NH3)=5υ逆(N2)，表示的正逆反應(yīng)速率不相等，應(yīng)該為，A錯(cuò)誤；

B、體積不變，氣體的質(zhì)量不變，根據(jù)，則密度一直不變，則密度不變不能說明達(dá)到平衡，B錯(cuò)誤；

C、恒溫恒壓下，壓強(qiáng)和物質(zhì)的量成正比，反應(yīng)前后物質(zhì)的量在改變，說明壓強(qiáng)會(huì)變，等壓強(qiáng)不變的時(shí)候，說明反應(yīng)達(dá)到了平衡，C正確；

D、根據(jù)，氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化，說明平均摩爾質(zhì)量在變，當(dāng)平均摩爾質(zhì)量不變時(shí)，說明達(dá)到了平衡，D正確；

答案選CD；

(2)a狀態(tài)轉(zhuǎn)為b狀態(tài)，由圖像可知，b狀態(tài)達(dá)到平衡的時(shí)間更短，說明化學(xué)反應(yīng)速率更快，NO的轉(zhuǎn)化率更低，說明a狀態(tài)到b狀態(tài)，平衡逆向移動(dòng)；

A、降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率變小，達(dá)到平衡的時(shí)間變長(zhǎng)，不符合題意；B、增大NO的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡的時(shí)間變短，NO的轉(zhuǎn)化率降低，B符合題意；

C、加入催化劑，NO的轉(zhuǎn)化率不變，C不符合題意；

D、向密閉容器中通入氬氣，各反應(yīng)物的濃度不變，則平衡不移動(dòng)，D不符合題意；

答案選B；

II (1) (1)根據(jù)△H=反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能，△H=3.2kJ、mol－202.4kJ·mol－1=199.2KJ·mol1，則反應(yīng)Ⅰ的熱化學(xué)方程式為NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH=199.2KJ·mol1；

反應(yīng)1在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行，則△G>0，根據(jù)△G=△H－T△S>0，△H<0，則△S>O；

(2)①NO和SO2均和O3發(fā)生反應(yīng)，但是NO的轉(zhuǎn)化率比SO2轉(zhuǎn)化率高，可能由反應(yīng)物本身的性質(zhì)決定的；根據(jù)圖示，可以知道NO與O3反應(yīng)的活化能低于SO2與O3反應(yīng)的活化能，使得NO反應(yīng)速率快，再與O3反應(yīng)中，更具優(yōu)勢(shì)，反應(yīng)的更多；答案為NO與O3反應(yīng)的活化能低于SO2與O3反應(yīng)的活化能或NO與SO2物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)或其它合理答案；

t秒時(shí)反應(yīng)1進(jìn)行到P點(diǎn)，NO的轉(zhuǎn)化率為85%，加入了1mol NO，則反應(yīng)了0.85molNO， ；

②100℃下反應(yīng)2的平衡常數(shù)，體積為1L。需要知道各物質(zhì)的物質(zhì)的量，由于O3和O2涉及到3個(gè)反應(yīng)，要綜合計(jì)算，

100℃時(shí)臭氧的分解率約為10％，

則平衡時(shí)O3的物質(zhì)的量=2mol－0.85mol－0.3mol-0.2mol=0.65mol；平衡時(shí)O2的物質(zhì)的量=0.85mol＋0.3mol+0.3mol =1.45mol；則帶入數(shù)據(jù)，。