Question

【題目】工業廢氣、汽車尾氣排放出的SO2、NOx等，是形成霧霾的重要因素。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧。

(1)SO2在煙塵的催化下形成硫酸的反應方程式是_____。

(2)NOx和SO2在空氣中存在下列平衡：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-113.0kJmol-1

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6kJmol-1

SO2通常在二氧化氮的存在下，進一步被氧化，生成SO3。

①寫出NO2和SO2反應的熱化學方程式為_____。

②隨溫度升高，該反應化學平衡常數變化趨勢是____。

(3)提高2SO2+O22SO3反應中SO2的轉化率，是減少SO2排放的有效措施。

①T溫度時，在1L的密閉容器中加入2.0molSO2和1.0molO2，5min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，該反應的平衡常數是___。

②在①中條件下，反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉化率提高的是____（填字母）。

a.溫度和容器體積不變，充入1.0molHe

b.溫度和容器體積不變，充入1.0molO2

c.在其他條件不變時，減少容器的體積

d.在其他條件不變時，改用高效催化劑

e.在其他條件不變時，升高體系溫度

Answer 1

【答案】SO2+H2O=H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4 NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H=-41.8kJmol-1 減小 2 bc

【解析】

(1)SO2首先與H2O反應產生H2SO3，然后是H2SO3被氧化產生硫酸；

(2)根據蓋斯定律來求解，正反應如果是吸熱反應，溫度越高K值越大；

(3)①計算出平衡時各種物質的量濃度，帶入平衡常數表達式計算平衡常數；

②外界條件改變導致平衡正向移動。

(1)SO2在煙塵的催化下形成硫酸，首先SO2與水反應生成亞硫酸，然后亞硫酸發生氧化反應SO2+H2O=H2SO3，2H2SO3+O2=2H2SO4；

(2)①已知熱化學方程式：(i)2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-113.0kJmol-1

(ii)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6kJmol-1

根據蓋斯定律用[(ii)- (i)]÷2，整理可得：NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H=-41.8kJmol-1；

②根據①可知：該反應的正反應為放熱反應，根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，所以升高溫度平衡常數減小；

(3)①在T溫度時，在1L的密閉容器中加入2.0molSO2和1.0molO2，發生反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ，5min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，則平衡時n(SO2)=n(SO3)=1mol，n(O2)=0.5mol，由于容器的容積是1L，所以物質的平衡濃度：c(SO2)=c(SO3)=1mol/L，c(O2)=0.5mol/L，則該溫度下該反應的化學平衡常數K==2；

②a.溫度和容器體積不變，充入1.0molHe，由于不能改變任何物質的濃度，所以化學平衡不移動，SO2的轉化率不變，a不符合題意；

b.溫度和容器體積不變，充入1.0molO2，即增大了反應物O2的濃度，化學平衡正向移動，使SO2的轉化率提高，b符合題意；

c.在其他條件不變時，減少容器的體積，相當于增大體系的壓強，增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，SO2的轉化率提高，c符合題意；

d.在其他條件不變時，改用高效催化劑，由于催化劑能夠同等倍數的影響正、逆反應速率，所以化學平衡不發生移動，SO2的轉化率不變，d不符合題意；

e.在其他條件不變時，升高體系溫度，化學平衡向吸熱的逆反應方向移動，SO2的轉化率降低，e不符合題意；

故合理選項是bc。