Question

【題目】直接排放SO2、NO2會危害環(huán)境。工業(yè)上常采用化學(xué)方法控制污染。

(1)下圖是1mol CH4完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1molS(g)燃燒的能量變化。

①CH4完全燃燒的活化能是_____________kJ/mol

②在催化劑作用下，CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_____________________________；

(2)為減少SO2排放，將含SO2的煙氣通過洗滌劑X，充分吸收后再向吸收后的溶液中加入稀硫酸，既可以回收，同時又可得到化肥。X可以是__________(填序號)。

a.Ca(OH)2 b.K2CO3 c.Na2SO3 d.NH3H2O

(3)對NO2+SO2SO3+NO △H<0反應(yīng)進(jìn)行探究：在固定體積的密閉容器中，使用某種催化劑，改變原料氣配比進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)(各次實(shí)驗(yàn)的溫度可能相同，也可能不同)，測定NO2的平衡轉(zhuǎn)化率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：

①能夠加快該化學(xué)反應(yīng)速率的外界條件是___________________

a.降低溫度 b.增大壓強(qiáng) c.升高溫度 d.減小壓強(qiáng)

②如果要將圖中C點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)?/span>B點(diǎn)的平衡狀態(tài)，應(yīng)采取的措施是___________；

③若A點(diǎn)對應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，SO2(g)的起始濃度為c0mol/L，經(jīng)過min達(dá)到平衡狀態(tài)，該時段化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)___mol/(Lmin)；

④圖中C、D兩點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度分別為和，計(jì)算判斷______(填＞、＝、或＜)

Answer 1

【答案】126kJ/mol CH4(g)+2SO2(g)=2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) △H=+352kJ/mol bd bc 降低溫度 =

【解析】

(1)①活化能是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要的最低能量；

②先根據(jù)圖示寫出兩個反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，然后將二者疊加，可得該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2)分別加入不同的洗滌劑X，根據(jù)不同的洗滌劑X與SO2發(fā)生的不同反應(yīng)，判斷符合條件的洗滌劑X；

(3)①根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析判斷；

②如果要將圖中C點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)?/span>B點(diǎn)的平衡狀態(tài)，即在不改變物料比的情況下，增加NO2的平衡轉(zhuǎn)化率，考慮溫度和壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響；

③A點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率α（NO2）=50%，起始時，SO2(g)的起始濃度為c0mol/L，起始時的物料比為=0.4,可計(jì)算起始時NO2的量，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平均速率計(jì)算公式v(NO2)=計(jì)算；

④C、D兩點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度分別為TC和TD，溫度和平衡常數(shù)有關(guān)，結(jié)合圖中的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算C和D點(diǎn)時的化學(xué)平衡常數(shù)，據(jù)此判斷兩點(diǎn)溫度。

(1)①活化能是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)需要的最低能量，根據(jù)圖示可知甲烷的活化能為126kJ/mol；

②根據(jù)圖示可得熱化學(xué)方程式：i：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-902kJ/mol；

ii：S(g)+O2(g)=SO2(g) △H=-577kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律，i-2×ii，整理可得CH4(g)+ SO2(g)= 2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) △H=+352kJ/mol；

(2)分別加入不同的洗滌劑X，根據(jù)不同的洗滌劑X與SO2發(fā)生的不同反應(yīng)，要求將含SO2的煙氣通過洗滌劑X，充分吸收后再向吸收后的溶液中加入稀硫酸，既可以回收SO2，同時又可得到化肥，植物需求量較大的化肥是氮肥，磷肥，鉀肥，

a.若洗滌劑X選用Ca(OH)2，通入SO2反應(yīng)產(chǎn)生CaSO3，加入稀硫酸反應(yīng)可以回收SO2，同時產(chǎn)生CaSO4，但不是化肥，a不符合題意；

b.若洗滌劑X選用K2CO3，溶液堿性較強(qiáng)，可以吸收SO2，加入稀硫酸反應(yīng)可以回收SO2，同時產(chǎn)生鉀肥，b符合題意；

c.若洗滌劑X選用Na2SO3，溶液堿性較強(qiáng)，可發(fā)生反應(yīng)生成NaHSO3，加入稀硫酸反應(yīng)可以回收SO2，同時產(chǎn)生Na2SO4，但不是化肥，c不符合題意；

d．若洗滌劑X選用NH3H2O，是堿性溶液，可以吸收SO2，加入稀硫酸反應(yīng)可以回收SO2，同時產(chǎn)生(NH4)2SO4，(NH4)2SO4是氮肥，d符合題意；

故合理選項(xiàng)是bd；

(3)①a.降低溫度，物質(zhì)的內(nèi)能降低，活化分子數(shù)目減小，有效碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率降低，a錯誤；

b.增大壓強(qiáng)，物質(zhì)的濃度增大，單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增加，反應(yīng)速率加快，b正確；

c.升高溫度物質(zhì)的內(nèi)能增加，活化分子數(shù)目增多，活化分子數(shù)目增加，有效碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率加快，c正確；

d.減小壓強(qiáng)，物質(zhì)的濃度降低，單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)減少，有效碰撞次數(shù)減少，化學(xué)反應(yīng)速率降低，d錯誤；

故合理選項(xiàng)是bc；

②如果要將圖中C點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)?/span>B點(diǎn)的平衡狀態(tài)，即在不改變物料比的情況下，增加NO2的平衡轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)為：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，△H＜0，該反應(yīng)的正反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)變化對化學(xué)平衡不產(chǎn)生影響，要增加NO2的平衡轉(zhuǎn)化率，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，可采取降低溫度的方式；

③A點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率α(NO2)=50%，起始時，SO2(g)的起始濃度為c0mol/L，起始時的物料比為=0.4,則起始時，NO2的物質(zhì)的量濃度為c(NO2)=c0mol/L×0.5=0.4c0mol/L，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率α(NO2)=50%，則NO2轉(zhuǎn)化了△c=0.4c0×50%=0.2c0mol/L，反應(yīng)經(jīng)歷的時間為△t=tmin，則該時段化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)===mol/(Lmin)；

④C、D兩點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度分別為TC和TD，溫度和平衡常數(shù)有關(guān)，結(jié)合圖中的數(shù)據(jù)，反應(yīng)為：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，△H＜0

C點(diǎn)時，起始物料比為=1.0，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α(NO2)=50%，設(shè)起始時c(NO2)=50%=c(SO2)=xmol/L，化學(xué)平衡常數(shù)為K(C)===1；

D點(diǎn)時，起始物料比為=1.5，，NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α(NO2)=40%，設(shè)起始時c(SO2)=ymol/L，c(NO2)=1.5ymol/L，化學(xué)平衡常數(shù)為K(D)==1，K(C)= K(D)，化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動，因此TC=TD。