Question

【題目】霧霾成因有多種，其中燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物是山西冬季霧霾的主要組成。治霾迫在眉睫，利在千秋。

I.脫氮

已知： ①2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH1=-566.0 kJ·mol-1

②2NO(g)+O2===2NO2(g) ΔH2=-116.5kJ·mol-1

③N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH3=+180.5kJ·mol-1

（1）則燃煤所產(chǎn)生的廢氣中NO2 與CO 轉(zhuǎn)化成無(wú)污染氣體的熱化學(xué)方程式為：________________________________。

（2）若1molN2(g)1mo1O2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別吸收946kJ、498KJ的能量，則1mo1NO(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為_____________________KJ。

Ⅱ.脫硫的反應(yīng)原理2CO(g) +SO2(g)2CO2(g) +S(1) ΔH=-QkJ·mol-1（Q>0）

（1）若在一定溫度下，將總物質(zhì)的量為3 mol的CO(g)和SO2(g) 以不同比例充入2 L的恒容容器中，結(jié)果如圖所示。a、b分別表示SO2、CO的平衡轉(zhuǎn)化率的變化，c表示平衡體系中CO2的體積分?jǐn)?shù)的變化。

由圖計(jì)算x=__________；CO2的體積分?jǐn)?shù)y=_________（精確到0.01），該溫度下的平衡常數(shù)K=_____。

（2）在T1℃下，將CO與SO2按體積比為5∶4充入一恒壓密閉容器中，此時(shí)容器體積為0.1V L。

①下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____________。

a.S(l)的質(zhì)量不變

b.K不變

c.容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

d.2v正(SO2)= v正(CO2)

e.Q值不變

②壓強(qiáng)一定的條件下，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得容器的體積變化如圖所示：

已知: n1≠n2

溫度(℃)	初始投入總量	初始投料v (CO) /v (SO2)	初始體積(L)	平衡體積(L)
T1	n1	5∶4	0.1v	0.07v
T2	n2	5∶4	0.3v	0.22v

求：T1溫度時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為_____%；

比較大小，T1___T2(填“>”、“<”、“=”)，解釋原因____________________。

Answer 1

【答案】 4CO(g)＋2NO2(g)= 4CO2(g) ＋N2(g) ΔH＝-1196 kJ·mol－1 631.75 kJ 2 0.73 160 ac 67.5 < ΔH<0，且SO2的轉(zhuǎn)化率T2時(shí)的小于T1時(shí)的

【解析】I.本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，（1）NO2與CO反應(yīng)方程式為2NO2＋4CO=4O2＋N2，①×2－②－③得出：4CO(g)＋2NO2(g)= 4CO2(g) ＋N2(g) ΔH＝－1196 kJ·mol－1；（2）根據(jù)△H=反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和，令NO的鍵能為xkJ·mol－1，△H=946＋498－2x=180.5kJ·mol－1，解得x=631.75kJ·mol－1；II.本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，（1）根據(jù)反應(yīng)方程式，當(dāng)CO與SO2投料比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，兩者的轉(zhuǎn)化率相等且CO2的體積分?jǐn)?shù)時(shí)最大的，即x=2，2CO(g)＋SO2(g) 2CO2(g)＋S(l)

起始 1mol/L 0.5 mol/L 0 mol/L

變化 0.8 mol/L 0.4 mol/L 0.8 mol/L

平衡 0.2 mol/L 0.1 mol/L 0.8 mol/L，CO2的體積分?jǐn)?shù)=0.8/(0.2＋0.1＋0.8)=0.73，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式K==160；（2）①a、當(dāng)S的質(zhì)量保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；b、K只受溫度的影響，溫度不變，則K不變，因此K不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故b錯(cuò)誤；c、M=m/n，S為液態(tài)，氣體質(zhì)量減小，氣體物質(zhì)的量減小，因此當(dāng)氣體平均摩爾質(zhì)量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；d、用不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，表示反應(yīng)達(dá)到平衡，要求反應(yīng)方向一正一逆，v正(SO2)、v正(CO2)都是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此2v正(SO2)= v正(CO2)不能表明反應(yīng)達(dá)到平衡，故d錯(cuò)誤；e、△H只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，因此Q不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故e錯(cuò)誤；②SO2的體積為4×0.1/9L，

2CO(g)＋SO2(g) 2CO2(g)＋S(l) △V

1 1

0.03v （0.1v－0.07v），因此SO2的轉(zhuǎn)化率為=67.5%；根據(jù)上述分析，T2時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為60%，因?yàn)檎�反�?yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，即T1<T2。