Question

【題目】近幾年我國大面積發(fā)生霧霾天氣，其主要原因是SO2、NOx等揮發(fā)性有機物等發(fā)生二次轉化，研究碳、氮、硫及其化合物的轉化對于環(huán)境的改善有重大意義。

（1）在一定條件下，CH4可與NOx反應除去NOx，已知有下列熱化學方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝-890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝-41.0 kJ·mol-1

則CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g) △H＝____kJ·mol-1；該反應在____（高溫，低溫，任何溫度）下可自發(fā)進行

（2）SO2經過凈化后與空氣混合進行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發(fā)生催化氧化的反應為： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H< 0，在一定溫度下的定容容器中，能說明上述平衡達到平衡狀態(tài)的是：_____________。

A. 混合氣體的密度不再發(fā)生變化 B.混合氣體的平均摩爾質量不再發(fā)生變化

C. (SO2):(O2):(SO3)=2:1:2 D.混合氣體的總物質的量不再發(fā)生變化

（3）若在T1℃、0.1 MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2 [其中n(SO2)：n(O2)= 2:1]，測得容器內總壓強與反應時間如下圖所示。

①圖中A點時，SO2的轉化率為________。

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強的變化曲線如圖所示，則C點的正反應速率0(正)與A點的逆反應速率A(逆)的大小關系為0(正)_____A(逆) (填“>"、“<”或“ = ”)。

③圖中B點的平衡常數Kp=______。(Kp=壓強平衡常數，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)

（4）為了清除NO、NO2、N2O4對大氣的污染，常采用氫氧化鈉溶液進行吸收處理�，F有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液吸收（無氣體剩余），則此氫氧化鈉溶液的物質的量濃度最小為____________。

Answer 1

【答案】－875.3 任何溫度下 BD 45% ＞ 24300 (a+b+2c)/V mol·L－1

【解析】

（1）根據蓋斯定律，反應①－②－2×③得到最終的反應方程式，得；從熱化學反應方程式看，此反應是一個熵增的放熱反應，在任何溫度下都可自發(fā)進行，本小題答案為：-875.3；任何溫度下；

（2）A.此反應中參與反應的氣體總質量不變且在定容容器中進行，則混合氣體的密度始終保持不變，混合氣體密度不變不能說明達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；

B.此反應中參與反應的氣體總質量不變，反應后氣體總物質的量是變化的，則混合氣體的平均摩爾質量也是變化的，混合氣體的平均摩爾質量不再變化能說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；

C.無論反應是否達到平衡狀態(tài)，SO2、O2、SO3三者速率之比都等于化學計量數之比，則C項不能說明達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；

D.此反應是反應前后總物質的量變化的反應，混合氣體的總物質的量不再變化能說明達到平衡狀態(tài)，故D正確，答案選BD；

（3）①設SO2和O2初始投料分別為2n和n，轉化的SO2和O2物質的量分別為2x和x，列式計算

SO2 O2 SO3

初始物質的量/mol 2n n 0

轉化物質的量/mol 2x x 2x

平衡物質的量/mol 2n-2x n-x 2x

，得，本小題答案為45%；

②首先比較A、B兩點的逆反應速率，隨反應的進行逆反應速率逐漸增大，B的逆反應速率大于A的逆反應速率，B、C兩點的正逆反應速率分別相等，T2時反應比T1先到達平衡，證明T2>T1，則C點反應速率大于B點反應速率，所以，本小題答案為：>；

③類比于①中的計算，x=0.9n，平衡分壓為，，，。本小題答案為：24300；

（4）混合氣體發(fā)生的反應是：，，，全部吸收最少消耗的NaOH物質的量為2a+(b-a)+2c=(a+b+2c)mol，所以濃度為，本小題答案為： 。