Question

【題目】當(dāng)前煤炭在我國的能源消費中占60%以上，它在給我們提供廉價能源的同時，燃燒生成的SO2、NOx等也造成了比較嚴(yán)重的大氣污染問題。

（1）向燃煤中加入CaO，煤中硫元素大多數(shù)會轉(zhuǎn)化為CaSO4，故CaO能起到固硫、降低SO2排放量的作用。

已知：①SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402kJ·mol-1

②2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) △H =-234.2 kJ·mol-1

③CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) △H=+178.2 kJ·mol-1

則反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)+2CaO(s)=2CaSO4(s) △H =____________kJ·mol-1。

（2）活性炭對NO2有較強的吸附性，二者之間可發(fā)生2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H，為研究溫度、壓強等外部因素對該反應(yīng)的影響，某科研小組向密閉容器中加入2molNO2和足量的活性炭，進行如下實驗探究：

i.固定密閉容器的體積為5L，測得恒容時不同溫度下NO2的轉(zhuǎn)化率(ɑ)與時間(t)的關(guān)系如圖1所示：

①該反應(yīng)的△H_______0填“>”或“<”)，溫度為T2時，反應(yīng)開始到達到平衡的時間段內(nèi)v(N2)=__________________

②溫度為T1時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________________，若保持溫度不變，提高NO2轉(zhuǎn)化率的方法是________________________。

ⅱ.保持容器中的溫度恒定，測得20s內(nèi)，CO2的體積分數(shù)(φ)與壓強(p)的關(guān)系如圖Ⅱ所示。

③圖Ⅱ曲線呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢，其原因為____________________________________，壓強為p1時，容器中c(NO2)：c(N2)=____________________

（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO2既可消除大氣的污染，又可獲得重要的化工產(chǎn)品，若某吸收液c(HSO3－)：c(SO32－)=1：100，則所得溶被的pH=____________(常溫下K1(H2SO3)=1.5×10-2、K2(H2SO3)=1×10-7)。

Answer 1

【答案】-1038.2<0.016mol·L-1·s -10.27分離出生成物b點前反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，壓強增大，反應(yīng)速率加快，CO2含量升高；b點后反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，壓強越大，越不利于反應(yīng)向右進行2：19

【解析】

（1）已知：①SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402kJ·mol-1

②2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) △H =-234.2 kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律：①×2+②，得2SO2(g)+O2(g)+2CaO(s)=2CaSO4(s) △H =（-402kJ·mol-1）×2+（-234.2 kJ·mol-1）= -1038.2 kJ·mol-1，

故答案為：-1038.2；

（2）①由NO2的轉(zhuǎn)化率(ɑ)與時間(t)關(guān)系圖像可知，溫度為T1時先達到平衡，根據(jù)溫度越高反應(yīng)越快可推出T1 >T2，由于T1時NO2的轉(zhuǎn)化率低于T2時NO2的轉(zhuǎn)化率，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，可推出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以△H<0，

溫度為T2時，達到平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為0.8，則：

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始濃度（mol/L） 0.4 0 0

變化濃度（mol/L） 0.4×0.8 0.4×0.8 0.4×0.8

平衡濃度（mol/L） 0.08 0.16 0.32

則反應(yīng)開始到達到平衡的時間段內(nèi)（10s），v(N2)==0.016mol·L-1·s -1，

故答案為：< ；0.016mol·L-1·s -1；

②溫度為T1時，達到平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為0.6，則：

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始濃度（mol/L） 0.4 0 0

變化濃度（mol/L） 0.4×0.6 0.4×0.6 0.4×0.6

平衡濃度（mol/L） 0.16 0.12 0.24

根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義：K===0.27；

提高NO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取分離出生成物的方法，

故答案為：0.27；分離出生成物；

③b點前反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，壓強增大，反應(yīng)速率加快，CO2含量升高；b點后反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，壓強越大，越不利于反應(yīng)向右進行；

由方程式可知，當(dāng)CO2的體積分數(shù)為40%時，N2占20%，則NO2占1-40%-20%=40%，因此c(NO2)：c(N2)=2:1；

故答案為：b點前反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，壓強增大，反應(yīng)速率加快，CO2含量升高；b點后反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，壓強越大，越不利于反應(yīng)向右進行 ；2：1；

（3）===，解得c(H＋)=mol/L=10－9mol·L－1，即pH=9。

故答案為：9。