Question

【題目】回收利用硫和氮的氧化物是保護(hù)環(huán)境的重要舉措。

I．（1）工業(yè)生產(chǎn)可利用CO從燃煤煙氣中脫硫。

已知S(s)的燃燒熱(△H)為-mkJ/mol。CO與O2反應(yīng)的能量變化如圖所示，則CO從燃煤煙氣中脫硫的熱化學(xué)方程式為______ (△H用含m的代數(shù)式表示) 。

（2）在模擬回收硫的實(shí)驗(yàn)中，向某恒容密閉容器中通入2.8molCO和1molSO2氣體，反應(yīng)在不同條件下進(jìn)行，反應(yīng)體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示。

①與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)c改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是_________。

②請(qǐng)利用體積分?jǐn)?shù)計(jì)算該條件下實(shí)驗(yàn)b的平衡常數(shù)K=________。（列出計(jì)算式即可）（注：某物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)=該物質(zhì)的物質(zhì)的量/氣體的總物質(zhì)的量）

（3）雙堿法除去SO2的原理為：NaOH溶液Na2SO3溶液。該方法能高效除去SO2并獲得石膏。

①該過程中NaOH溶液的作用是_______。

②25℃時(shí),將一定量的SO2通入到100mL0.1mol/L的NaOH溶液中，兩者完全反應(yīng)得到含Na2SO3、NaHSO3的混合溶液，溶液恰好呈中性，則溶液中H2SO3的物質(zhì)的量濃度是____（假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變；25℃時(shí)，H2SO3的電離常數(shù) K1=1.0×10-2 K2=5.0×10-8)。

II．用NH3消除NO污染的反應(yīng)原理為：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H= -1807.98kJ/mol 。不同溫度條件下，NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為4:1、3:1、1:3，得到NO脫除率曲線如圖所示。

（1）曲線a中NH3的起始濃度為4×10-5mol/L,從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過1秒，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為____mg/(L·s)。

（2）不論以何種比例混合，溫度超過900℃，NO脫除率驟然下降，除了在高溫條件下氮?dú)馀c氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NO，可能的原因還有（一條即可）____。

Answer 1

【答案】2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g）△H=(m-566)kJ·mol－1 升溫 1.9×1.9×2.85/（0.9×0.9×0.05） 催化劑 5×10-7mol/L 6×10-2（或0.06） 該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

【解析】

I．（1）根據(jù)原子守恒，CO與SO2反應(yīng)生成S（1）和一種無毒的氣體是CO2，化學(xué)方程式為2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g），利用題給兩個(gè)熱化學(xué)方程式結(jié)合蓋斯定律進(jìn)行求算。

（2）①a、c開始均通入2.8mol CO和1mol SO2，容器的容積相同，而起始時(shí)c的壓強(qiáng)大于a，物質(zhì)的量與體積一定，壓強(qiáng)與溫度呈正比關(guān)系；

②氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，結(jié)合三行式計(jì)算列式得到參加反應(yīng)的二氧化硫物質(zhì)的量；再計(jì)算各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)，寫出平衡常數(shù)。

（3）①用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生。2NaOH+SO2=Na2SO3，NaOH再生CaO+H2O+Na2SO3═CaSO3+2NaOH，從反應(yīng)可以看出NaOH作催化劑。

②根據(jù)電荷守恒和電離方程式、電離平衡常數(shù)解答；

II．（1）兩種反應(yīng)物存在的反應(yīng)，增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)圖象，曲線a的NO脫除率最高，即NO的轉(zhuǎn)化率最高，所以NO的在總反應(yīng)物中的比例最低，NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為4:1，根據(jù)NO的脫除量變化值和脫除時(shí)間計(jì)算NO的脫出速率；

（2）對(duì)放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

I．（1）根據(jù)原子守恒，生成的無毒氣體是二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g）。將題給兩個(gè)熱化學(xué)方程式①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H1=-566kJ·mol－1和②S（l）+O2（g）=SO2（g）△H2=-mkJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律①-②可得所求反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，即2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g）△H=-566kJ·mol－1-（-mkJ·mol－1）=(m-566)kJ·mol－1。

（2）①a、c開始均通入2.8mol CO和1mol SO2，容器的容積相同，而起始時(shí)c的壓強(qiáng)大于a，物質(zhì)的量與體積一定，壓強(qiáng)與溫度呈正比關(guān)系，故c組改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是：升高溫度；

② 2CO（g）+SO2（g）2CO2（g）+S（l），設(shè)消耗二氧化硫物質(zhì)的量x，

起始量（mol） 2.8 1 0

變化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol）2.8-2x 1-x 2x

（2.8+1）/(2.8+1-x)=160/120

x=0.95mol，

CO、SO2 、CO2 的體積分?jǐn)?shù)分別為0.9/2.85、0.05/2.85、1.9/2.85

K=1.9×1.9×2.85/（0.9×0.9×0.05）。

（3）①用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生。2NaOH+SO2=Na2SO3，NaOH再生CaO+H2O+Na2SO3═CaSO3+2NaOH，從反應(yīng)可以看出NaOH作催化劑。

②根據(jù)電荷守恒：c（Na＋）+c（H＋）=c（OH－）+2c（SO32－）+c（HSO3－），溶液呈中性：c（OH－）=c（H＋），得c（Na＋）=2c（SO32－）+c（HSO3－），令c（HSO3－）=x,c（SO32－）=(0.1-x)/2,根據(jù)HSO3－SO32－+H＋，k2=5.0×10-8=c（SO32－）c（H＋）/c（HSO3－），5.0×108=10-7×(0.1-x)/2x,得x=0.05mol·L－1，c（SO32－）=0.025mol·L－1，代入k1，H2SO3HSO3－＋H＋，k1=1×10-2=c（HSO3－）c（H＋）/c(H2SO3)，c(H2SO3)=c（HSO3－）c（H＋）/10-2=0.05×10-7/10-2=5×10-7mol·L－1.

II．（1）曲線a中NH3的起始濃度為4×10-5mol·L－1，即NO的起始濃度為：1×10-5mol·L－1，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過1秒，根據(jù)圖象，NO的脫除率從55%上升到75%，則該段時(shí)間內(nèi)NO的脫除量為△c=1×10-5mol/L×（75%-55%）=2×10-6mol/L，時(shí)間間隔為△t=1s，所以該段時(shí)間內(nèi)NO的脫除速率為=2×10-6mol·L－1/1s=2×10-6mol/(L·s），NO式量為30，即6×10-2mg/(L·s）；

（2）不論以何種比例混合，溫度超過900℃，NO脫除率驟然下降，除了在高溫條件下氮?dú)馀c氧氣發(fā)生反應(yīng)生成NO，可能的原因還有該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。