Question

【題目】近幾年我國(guó)大面積發(fā)生霧霾天氣，其主要原因是SO2、NOx等揮發(fā)性有機(jī)物等發(fā)生二次轉(zhuǎn)化，研究碳、氮、硫及其化合物的轉(zhuǎn)化對(duì)于環(huán)境的改善有重大意義。

（1）在一定條件下，CH4可與NOx反應(yīng)除去NOx，已知有下列熱化學(xué)方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝-890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝-41.0 kJ·mol-1

則CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g) △H＝_____kJ·mol-1；該反應(yīng)在_____（高溫，低溫，任何溫度）下可自發(fā)進(jìn)行

（2）SO2經(jīng)過(guò)凈化后與空氣混合進(jìn)行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發(fā)生催化氧化的反應(yīng)為： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H< 0，在一定溫度下的定容容器中，能說(shuō)明上述平衡達(dá)到平衡狀態(tài)的是：_______________。

A. 混合氣體的密度不再發(fā)生變化 B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化

C. v(SO2):v(O2):v(SO3)=2:1:2 D.混合氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化

（3）若在T1℃、0.1 MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2 [其中n(SO2)：n(O2)= 2:1]，測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)與反應(yīng)時(shí)間如下圖所示。

①圖中A點(diǎn)時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為________。

②在其他條件不變的情況下，測(cè)得T2℃時(shí)壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示，則C點(diǎn)的正反應(yīng)速率vc(正)與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA(逆)的大小關(guān)系為vc(正)_____v A(逆) (填“>"、“<”或“ = ”)。

③圖中B點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=______。(Kp=壓強(qiáng)平衡常數(shù)，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

（4）為了清除NO、NO2、N2O4對(duì)大氣的污染，常采用氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收處理。現(xiàn)有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液吸收（無(wú)氣體剩余），則此氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度最小為____________。

Answer 1

【答案】－875.3 任何溫度下 BD 45% ＞ 24300（MPa）－1 (a+b+2c)/V mol·L－1

【解析】

根據(jù)蓋斯定律分析反應(yīng)熱，根據(jù)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)分析，根據(jù)平衡的三段式計(jì)算平衡時(shí)物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率等，根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中元素守恒分析氮原子和鈉原子的關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量。

(1). 根據(jù)蓋斯定律分析，①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝-890.3 kJ·mol-1；②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1；③H2O(g)＝H2O(l) △H＝-41.0 kJ·mol-1，有①-②-③×2得熱化學(xué)方程式為：CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g) △H＝(-890.3-67.0+41×2) kJ·mol-1=－875.3kJ·mol-1；該反應(yīng)為放熱的熵增反應(yīng)，所以該反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行；

(2) A.因?yàn)樵摲磻?yīng)是在一定的容器中進(jìn)行，容器的體積不變，混合氣體的總質(zhì)量不變，所以混合氣體的密度始終不變，所以密度不再發(fā)生變化不能說(shuō)明是平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是混合氣體的總質(zhì)量和總物質(zhì)的量的比值，因?yàn)榭傎|(zhì)量始終不變，但氣體總物質(zhì)的量隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變，所以當(dāng)平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化時(shí)說(shuō)明氣體總物質(zhì)的量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；C. v(SO2):v(O2):v(SO3)=2:1:2沒有說(shuō)明反應(yīng)速率的方向，不能確定是否為平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；D.混合氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確。故選BD；

(3) ①設(shè)起始二氧化硫的物質(zhì)的量為2mol，氧氣的物質(zhì)的量為1mol

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始物質(zhì)的量 2 1 0

改變物質(zhì)的量2x x 2x

平衡物質(zhì)的量 2-2x 1-x 2x

則有（2-2x+1-x+2x）/（2+1）=0.085/0.1 解x=0.45，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為×100%= 45%

②A點(diǎn)未到平衡，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率，C點(diǎn)為平衡點(diǎn)，正逆速率相等，且T2反應(yīng)速率快，說(shuō)明溫度高，則C點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率；

③設(shè)起始二氧化硫的物質(zhì)的量為2mol，氧氣的物質(zhì)的量為1mol

2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

起始物質(zhì)的量 2 1 0

改變物質(zhì)的量2x x 2x

平衡物質(zhì)的量 2-2x 1-x 2x

則有（2-2x+1-x+2x）/（2+1）=0.07/0.1 解x=0.9，

平衡常數(shù)Kp= =24300（MPa）-1 ;

(4) 現(xiàn)有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液吸收（無(wú)氣體剩余），則產(chǎn)物中為硝酸鈉或亞硝酸鈉，氮原子和鈉原子個(gè)數(shù)相等，則氮原子的物質(zhì)的量為（a+b+2c）mol，則氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度最小為(a+b+2c)/V mol·L－1。