Question

【題目】燃煤廢氣中的氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體，常要采用不同方法處理，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、廢物利用等。

(1)下列為二氧化硫和氮的氧化物轉(zhuǎn)化的部分環(huán)節(jié)：

①已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)△H＝－196.6 kJmol－1

2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)△H＝－113.0 kJ·mol－1

則 SO2 氣體與 NO2 氣體反應(yīng)生成 SO3 氣體和 NO 氣體的熱化學(xué)方程式為 _______________。

②一定條件下，工業(yè)上可通過(guò)下列反應(yīng)實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣中液態(tài)硫的回收，其中Y是單質(zhì)： SO2(g)＋2CO(g)2X(g)＋Y(l)。為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，某化學(xué)興趣小組在某溫度下、固定容器中用超靈敏氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的 SO2 和 CO 濃度如下表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4
c(SO2)/mol·L-1	1.00	0.50	0.23	3.00×10－37	3.00×10－37
c(CO)/mol·L-1	4.00	3.00	2.46	2.00	2.00

X的化學(xué)式為______；當(dāng)時(shí)間為第4s時(shí)，v(SO2)正_____(填“>”“＝”或“<”)v(X)逆。

(2)有科學(xué)家經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在210~290℃、催化劑條件下用H2可將CO2轉(zhuǎn)化生成甲醇蒸氣和水蒸氣。一定條件下，往2 L恒容密閉容器中充入 1 mol CO2 和 3.0 mol H2，在不同催化 劑作用下，相同時(shí)間內(nèi) CO2 的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示：

①催化劑效果最佳的是催化劑 _______(填“I”“II”或“III”)。

②此反應(yīng)中a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比b點(diǎn)高的原因是__________________ 。 已知容器內(nèi)的起始?jí)簭?qiáng)為100 kPa，則圖中c點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù) Kp＝_____(保 留兩位有效數(shù)字)(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

Answer 1

【答案】SO2(g)+NO2(g)NO(g)+SO3(g) △H=-41.8kJ·mol-1 CO2 ＜ Ⅰ a點(diǎn)溫度比b點(diǎn)高，a比b應(yīng)先到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，故a點(diǎn)已達(dá)平衡，平衡轉(zhuǎn)化率高，而b點(diǎn)未到達(dá)平衡，轉(zhuǎn)化率低 8.3×10-4(kPa)-2

【解析】

根據(jù)蓋斯定律得到熱化學(xué)方程式；根據(jù)原子守恒思想得出X的化學(xué)式；當(dāng)時(shí)間為第4s時(shí)，已經(jīng)達(dá)到平衡，則速率比等于計(jì)量系數(shù)比，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，建立三段式，先計(jì)算平衡后的壓強(qiáng)，再根據(jù)壓強(qiáng)平衡常數(shù)計(jì)算。

(1)①第一個(gè)方程式減去第二個(gè)方程式，再除以2得到SO2氣體與NO2氣體反應(yīng)生成SO3氣體和NO氣體的熱化學(xué)方程式為SO2(g)+NO2(g)SO3(g) +NO(g) △H＝-41.8 kJ·mol-1，故答案為：SO2(g)+NO2(g)SO3(g) +NO(g) △H＝-41.8 kJ·mol-1；

②Y為S，根據(jù)原子守恒思想得出X的化學(xué)式為CO2；當(dāng)時(shí)間為第4 s時(shí)，已經(jīng)達(dá)到平衡，則速率比等于計(jì)量系數(shù)比，故2v(SO2)正＝v(X)逆，則v(SO2)正<v(X)逆，故答案為：CO2；<；

(2)①T3溫度以前，相同溫度下，催化劑Ⅰ的催化效率更高；故答案為：I；

②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，因此a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比b點(diǎn)高的原因是a點(diǎn)溫度比b點(diǎn)高，a比b應(yīng)先到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，故a點(diǎn)已達(dá)平衡，平衡轉(zhuǎn)化率高，而b點(diǎn)未到達(dá)平衡，轉(zhuǎn)化率低，故答案為：a點(diǎn)溫度比b點(diǎn)高，a比b應(yīng)先到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，故a點(diǎn)已達(dá)平衡，平衡轉(zhuǎn)化率高，而b點(diǎn)未到達(dá)平衡，轉(zhuǎn)化率低；

已知容器內(nèi)的起始?jí)簭?qiáng)為100 kPa，c點(diǎn)時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，可列三段式：

利用壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，，反應(yīng)后的壓強(qiáng)為，；故答案為：a點(diǎn)達(dá)到平衡，c點(diǎn)溫度升高，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡逆向，轉(zhuǎn)化率減小；。