Question

【題目】某工廠(chǎng)的廢氣中含有CO、SO2、NO等有毒氣體，為了更有效地治理該廢氣，某研究小組分別設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)方案：

方案(1)：治理含CO、SO2的煙道氣，以Fe2O3作催化劑，將CO、SO2在380℃時(shí)轉(zhuǎn)化為S和一種無(wú)毒氣體。

已知：ⅰ.硫的熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃；

ⅱ.反應(yīng)每得到1mol硫，放出270kJ的熱量。

①寫(xiě)出該治理煙道氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 。

②其他條件相同，催化劑不同時(shí)，上述反應(yīng)中SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如下圖。不考慮催化劑價(jià)格因素，生產(chǎn)中選Fe2O3作催化劑的主要原因是 。

方案(2)：用活性炭還原法處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為：C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。向某容積為2L 的密閉容器中加入NO和足量的活性炭(固體試樣體積忽略不計(jì))，恒溫(T1℃)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)間/min 濃度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.32	0.32
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.34	0.34
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.17	0.17

①10min～20min以v(CO2)表示的反應(yīng)速率為 。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 (保留兩位有效數(shù)字)。

③下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)標(biāo)志的是 (填序號(hào)字母)。

A．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

B．2v正(NO)=v逆(N2)

C．容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變

D．混合氣體的密度保持不變

④30min時(shí)改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是 ；

⑤一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，NO的平衡轉(zhuǎn)化率 (填“增大”、“減小”或“不變”)

⑥50min時(shí)，保持其他條件不變，往容器中再充入0.32 mol NO和0.34mol CO2，平衡將向 方向移動(dòng)。

Answer 1

【答案】

(1)①2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)△H=-270kJ/mol

②Fe2O3作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，SO2轉(zhuǎn)化率較高

(2)①0.009mol·L-1·min-1；②0.56；③CD；④減小CO2 的濃度；⑤不變；⑥正反應(yīng)。

【解析】

試題分析：(1)①反應(yīng)每得到1mol硫，放出270kJ的熱量，熱化學(xué)方程式為2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2 (g)△H=-270kJ/mol，故答案為：2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2 (g)△H=-270kJ/mol；

②由圖可知，生產(chǎn)中選Fe2O3做催化劑的主要原因是Fe2O3作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，能耗小，故答案為：Fe2O3作催化劑，在相對(duì)較低溫度下，單位時(shí)間內(nèi)獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率；

(2)①10min～20min以v(CO2) 表示的反應(yīng)速率==0.009 molL-1min-1，故答案為：0.009 molL-1min-1；

②反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K= ==0.56，故答案為：0.56；

③C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；A．反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中和反應(yīng)平衡狀態(tài)壓強(qiáng)相同，所以容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，當(dāng)v正(NO)=2v逆(N2)，反應(yīng)達(dá)到平衡，v正(NO)=2v正(N2)z只能說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；C．容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C正確；D．混合氣體密度等于質(zhì)量除以體積，反應(yīng)中碳是固體，平衡移動(dòng)氣體質(zhì)量變化，體積不變，所以混合氣體的密度保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；故選CD；

④30min時(shí)改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，依據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算得到c(N2)=0.34mol/L；c(CO2)=0.17mol/L；c(NO)=0.32mol/L；K===0.56，化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡常數(shù)不變說(shuō)明改變的條件一定不是溫度；依據(jù)數(shù)據(jù)分析，氮?dú)鉂舛仍龃�，二氧化碳和一氧化氮濃度減小，反應(yīng)前后氣體體積不變，所以減小二氧化碳濃度，平衡正向進(jìn)行的結(jié)果；故答案為：減小CO2 的濃度；

⑤一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)；增大一氧化氮濃度相當(dāng)于增大體系壓強(qiáng)，平衡不動(dòng)，一氧化氮轉(zhuǎn)化率不變，故答案為：不變

⑥50min時(shí)，保持其他條件不變，往容器中再充入0.32 mol NO和0.34mol CO2，Qc=＜0.56，平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：正反應(yīng)。