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4 s時(shí)，2v（SO2）正____（填“>”“＝”或“<”）v（X）逆。

（2）有科學(xué)家經(jīng)過研究發(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)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài)，a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是___________。已知容器內(nèi)的起始壓強(qiáng)為100 kPa，則圖中c點(diǎn)對應(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) SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1 CO2 ＝ I 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

【解析】

⑴①根據(jù)蓋斯定律，第一個方程式減去第二個方程式，再除以2得到熱化學(xué)方程式；②Y為S，根據(jù)原子守恒思想得出X的化學(xué)式；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。

⑵①T3溫度以前，相同溫度下，催化劑Ⅰ的催化效率更高；②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動，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。

⑴①第一個方程式減去第二個方程式，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；故答案為：CO2；＝。

⑵①T3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，因此a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是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��；

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��；。