Question

【題目】研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理方法具有重要意義，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO2和1mol O2發(fā)生反應(yīng)，則下列說(shuō)法正確的是 。

A．若反應(yīng)速率v(SO2)﹦v(SO3)，則可以說(shuō)明該可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N2，化學(xué)反應(yīng)速率加快

C．平衡后僅增大反應(yīng)物濃度，則平衡一定右移，各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定都增大

D．平衡后移動(dòng)活塞壓縮氣體，平衡時(shí)SO2、O2的百分含量減小，SO3的百分含量增大

E．保持溫度和容器體積不變，平衡后再充入2mol SO3，再次平衡時(shí)各組分濃度均比原平衡時(shí)的濃度大

F．平衡后升高溫度，平衡常數(shù)K增大

（2）若某溫度下，SO2(g)+ O2(g)SO3(g) △H=-98 kJ/mol。開(kāi)始時(shí)在100 L的密閉容器中加入4.0 mol SO2(g)和10.0 mol O2(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出196kJ的熱量，該溫度下的平衡常數(shù)K= （用分?jǐn)?shù)表示）。在該溫度下，分別將0.2mol/L 的SO2 和0.1mol/L O2放入固定體積的密閉容器中，當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)，該反應(yīng)向 方向進(jìn)行。

（3）在一個(gè)2L的密閉容器中充入一定量的SO3發(fā)生反應(yīng)：其中SO3的變化如下圖所示：從10 min起，壓縮容器為1L，則SO3的變化曲線為 （填圖像中的字母序號(hào)）。

（4）反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)；△H=+57kJmol-1，在溫度為T1、T2時(shí)，平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示．下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C

B．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺

C．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法

D．若P2＞P1，則化學(xué)平衡常數(shù)KA＞KC

（5）用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1＝－574KJ/mol

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2＝-1160KJ/mol

請(qǐng)寫出1molCH4還原NO2生成N2、CO2、H2O氣態(tài)物質(zhì)的熱化學(xué)方程式 。

Answer 1

【答案】

（1）DE

（2） 逆

（3）C

（4）C

（5）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867KJ/mol

【解析】

試題分析：

（1）A、當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，才能說(shuō)明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，但反應(yīng)速率v(SO2)﹦v(SO3)，未強(qiáng)調(diào)反應(yīng)方向，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)影響反應(yīng)速率的影響因素，增加反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率才能加快，但充入2molN2，對(duì)于該反應(yīng)相當(dāng)于惰性氣體，反應(yīng)物的濃度不變，反應(yīng)速率不變，故B錯(cuò)誤；C、平衡后僅增大反應(yīng)物濃度，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，平衡一定右移，但各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定都增大，例如：增大SO2的濃度，O2的轉(zhuǎn)化率增大，而SO2的轉(zhuǎn)化率減小，故C錯(cuò)誤；D、平衡后移動(dòng)活塞壓縮氣體，即增大壓強(qiáng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以平衡時(shí)SO2、O2的百分含量減小，SO3的百分含量增大，故D正確；E、原平衡中充入2mol SO2和1mol O2，等效于充入2mol SO3，保持溫度和容器體積不變，平衡后再充入2mol SO3，即增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，再次平衡時(shí)各組分濃度均比原平衡時(shí)的濃度大，故E正確；F、平衡后升高溫度，平衡向吸熱方向（逆反應(yīng)）移動(dòng)，SO2、O2的濃度增大，SO3的濃度減小，平衡常數(shù)K減小，故F錯(cuò)誤；故選DE；

（2）轉(zhuǎn)化的SO2為：196kJ÷98kJmol1=2mol，根據(jù)三行式計(jì)算：

SO2(g)+ O2(g)SO3(g)

初始濃度（molL1） 0.04 0.1 0

轉(zhuǎn)化濃度（molL1） 0.02 0.01 0.02

平衡濃度（molL1） 0.02 0.09 0.02

可得平衡常數(shù)K=0.02÷（0.02×）=10/3。

由上述可知，平衡時(shí)SO2轉(zhuǎn)化率為50%，則當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)，該反應(yīng)應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。

（3）容器的體積壓縮為1L，則平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，SO3的物質(zhì)的量增加，所以選c。

（4）反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)；△H=+57kJmol-1，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO2的體積分?jǐn)?shù)增大；增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，NO2的體積分?jǐn)?shù)減小，結(jié)合圖象來(lái)分析解答。A．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，故A錯(cuò)誤；B．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)溫度相等。與A點(diǎn)相比，C的壓強(qiáng)大，則C點(diǎn)體積小，濃度增大，雖然平衡逆向移動(dòng)但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大，平衡時(shí)NO2濃度比A的濃度高，NO2為紅棕色氣體，則A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A淺，C深，故B錯(cuò)誤；C．升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，NO2的體積分?jǐn)?shù)增大，由圖象可知，A點(diǎn)NO2的體積分?jǐn)?shù)大，則T1＜T2，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故C正確；D．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度相同平衡常數(shù)相同，所以化學(xué)平衡常數(shù)KA=KC，故D錯(cuò)誤；故選C。

（5）根據(jù)蓋斯定律將兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加并除以2可得：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1。