Question

【題目】近年來，對“霧霾”的防護與治理成為越來越重要的環境問題和社會問題。霧霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物這三項組成。

(1)機動車的尾氣是霧霾形成的原因之一，近幾年有人提出利用選擇性催化劑讓汽油中揮發出來的C3H6催化還原尾氣中的NO氣體，請寫出該過程的化學方程式：__________

(2)到了冬季，我國北方燒煤供暖所產生的廢氣也是霧霾的主要來源之一。經研究發現將煤炭在O2/CO2的氣氛下燃燒，發現能夠降低燃煤時NO的排放，主要反應為：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH

若① N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1= ＋180.5 kJmol-1

② CO(g)C(s)+1/2O2(g) ΔH2= ＋110.5 kJmol-1

③ C (s)+O2(g) CO2(g) ΔH3= －393.5 kJmol-1

則ΔH=_____________kJmol-1。

(3)燃煤尾氣中的SO2用NaOH溶液吸收形成NaHSO3溶液，在pH為4~7之間時電解，硫元素在鉛陰極上被電解還原為Na2S2O4。Na2S2O4俗稱保險粉，廣泛應用于染料、印染、造紙、食品工業以及醫學上。這種技術是最初的電化學脫硫技術之一。請寫出該電解反應中陰極的電極方程式：______________________________________。

(4)SO2經過凈化后與空氣混合進行催化氧化后制取硫酸或者硫酸銨，其中SO2發生催化氧化的反應為：2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1MPa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圖所示：

①該反應的化學平衡常數表達式：K=__________________。

②圖中A點時，SO2的轉化率為________________

③計算SO2催化氧化反應在圖中B點的壓強平衡常數K＝_______________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)

④若在T2℃，其他條件不變的情況下測得壓強的變化曲線如圖所示，則T1____T2(填“>”、“<”、“=”)；其中C點的正反應速率vc(正)與A點的逆反應速率vA(逆)的大小關系為vc(正) ____vA(逆) (填“>”、“<”、“=”)。

Answer 1

【答案】2C3H6+18NO=6CO2+6H2O+9N2 ﹣746.5kJmol﹣1 2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O； 45% 24300（MPa）﹣1 ＜ ＞

【解析】

（2）根據蓋斯定律求反應熱；

（4）②③利用三等式求物質轉化率和平衡常數；

④先拐先平溫度高，達到平衡所需時間短，溫度越高反應速率越大。

（1）C3H6催化還原尾氣中的NO氣體，可以得到無毒的氣體氮氣和二氧化碳，即2C3H6+18NO=6CO2+6H2O+9N2；

（2））②×2+③×2﹣①得到2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），反應的焓變=2（+110.5kJmol﹣1）+2（﹣393.5kJmol﹣1）﹣（180.5kJmol﹣1）=﹣746.5kJmol﹣1，故答案為：﹣746.5kJmol﹣1；

（3）電解反應中陰極上發生得電子的還原反應，2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O，故答案為：2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O；

（4）①2SO2（g）+O2（g）2SO3，反應的平衡常數K=，

②依據化學三行列式計算，設氧氣消耗物質的量為x，

2SO2（g）+O2（g）2SO3

起始量（mol） 2a a 0

變化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol）2a﹣2x a﹣x 2x

圖中A點時，氣體物質的量0.085，則，

x=0.45a

SO2的轉化率=；

③圖中B點，依據化學三行列式計算，設氧氣消耗物質的量為y，

2SO2（g）+O2（g）2SO3

起始量（mol） 2a a 0

變化量（mol） 2y y 2y

平衡量（mol）2a﹣2y a﹣y 2y

B點氣體物質的量為 0.007，則，y=0.9a，

平衡常數K==24300(MPa)﹣1，

④圖象分析可知，先拐先平溫度高則T1＜T2，C點是平衡狀態，A點反應未達到平衡狀態，其中C點的正反應速率vC（正）與A點的逆反應速率vA（逆）的大小關系為vC（正）＞vA（逆）