Question

【題目】霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法

(1)用活性炭還原法可以處理氨氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng)：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ· mol-1。

在T℃時，反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下表。

時間/min 濃度/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

①0～10min 內(nèi),NO 的平均反應(yīng)速率v(NO)=___________。

T1 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

②30min 后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是(填字母)。___________。

a．加入一定量的活性炭 b．通入一定量的NO

c．適當(dāng)縮小容器的體積 d．加入合適的催化劑

③若30min 后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3 ∶3，則Q________0(填“＞”、“=”或“<”)。

(2)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)原理如圖甲所示。

①由圖甲可知,SCR技術(shù)中的氧化劑為___________。已知c(NO2)∶c(NO)=1∶1時脫氮效果最佳，若生成1mol N2時反應(yīng)放出的熱量為QkJ。此時對應(yīng)的脫氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________。

②圖乙是不同催化劑Mn 和Cr 在不同溫度下對應(yīng)的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的最佳催化劑和相應(yīng)的溫度分別為________________。

(3)利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO2的常見方法，先將含SO2的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收。該溫度下吸收液中c(Ca2+)一直保持為0.70mol·L-1,已知Ksp(CaSO3)=1.4×10-7，求吸收后溶液中SO32- 的濃度_____________________________________。

Answer 1

【答案】 0.042 mol·L-1·min-1 9/16或0.5625 bc < NO、NO2 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)　ΔH=-2Q kJ·mol-1 Mn、200 ℃

【解析】(1)分析圖表數(shù)據(jù),內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率,
化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度:
;
起始量 1 0 0
變化量 0.6 0.3 0.3
平衡量 0.4 0.3 0.3
;
因此，本題正確答案是:0.042mol·L-1·min-1; 9/16或0.5625;
(2) 30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,圖表數(shù)據(jù)分析可以知道一氧化氮,氮氣,二氧化碳濃度都增大;a.加入一定量的活性炭是固體,對平衡無影響,故a不符合;
b.通入一定量的NO,反應(yīng)正向進(jìn)行,達(dá)到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大,故b符合;c.適當(dāng)縮小容器的體積,反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng),平衡不動,但個物質(zhì)濃度增大,符合要求,故c符合;d.加入合適的催化劑,只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,不能改變平衡,濃度不變,故d不符合;因此，本題正確答案是:bc;
(3)若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5：3:3,,這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,因此逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故Q<,因此，本題正確答案是:<;
(2)(1)由圖甲可以知道SCR技術(shù)中NH3與NO、NO2反應(yīng)產(chǎn)物為N2和水,故氧化劑為NO、NO2;脫氮效果最佳時C(NO2):C(NO)=1:1,因此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為. 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)　ΔH=-2Q kJ·mol-1 ;因此，本題正確答案是: NO、NO2;. 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)　ΔH=-2Q kJ·mol-1;
(2)根據(jù)圖乙知Mn催化劑時,在左右脫氮率最高,Cr作催化劑,左右脫氮率最高,但二者的最高脫氮率差不多,使用Mn作催化劑需要的溫度低,更經(jīng)濟(jì),因此使用的最佳的催化劑和相應(yīng)的溫度分別為Mn、200 ℃左右;因此，本題正確答案是:Mn、200 ℃左右;
(3)根據(jù)硫酸鈣的溶度積常數(shù)表達(dá)式可以知道,,因此，本題正確答案是:.

點睛:解答要點：(1)分析圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率概念計算,計算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物的冪次方乘積得到;
(2)反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng),圖表數(shù)據(jù)分析可以知道一氧化氮,氮氣,二氧化碳濃度都增大,說明改變的條件是縮小體積增大濃度,或加入一氧化氮達(dá)到新平衡后個物質(zhì)濃度增大;(3)若后升高溫度至,達(dá)到平衡時,容器中NO、、的濃度之比為,根據(jù)Qc與K的相對大小判斷平衡移動方向,逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng);(2)(1)得電子化合價降低的反應(yīng)物是氧化劑;(2)溫度越高,對設(shè)備的要求越高,所以如果催化劑在較低溫度下能較大程度的脫氫即可;根據(jù)生成氮氣放出QkJ熱量,則生成氮氣放出熱量;(3)根據(jù)硫酸鈣的溶度積常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計算;