Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，因此研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。

(1)燃煤發電廠常利用反應2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)△H=－681.8kJ·mol－1對煤進行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應，在T℃時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質的濃度如下：

	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

0~10min內，平均反應速率υ(O2)__ mol·L－1·min－1；當升高溫度，該反應的平衡常數K_____(填“增大”“減小”或“不變”)。

(2)NOx的排放主要來自于汽車尾氣，有人利用反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ·mol－1，用活性炭對NO進行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測得NO的轉化率隨溫度的變化如圖所示：

由圖可知，1050K前反應中NO的轉化率隨溫度升髙而增大，其原因為__________；在1100K時，CO2的體積分數為_____。

(3)用某物質的平衡分壓代替其物質的量濃度也可以表示化學平衡常數(記作Kp)。在1050K、1.1×106Pa時，該反應的化學平衡常數Kp=___ [已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓(Pa)×體積分數]。

(4)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=－746.8k·mol－1，生成無毒的N2和CO2。實驗測得，υ正=k正·c2(NO)·c2(CO)，υ逆=k逆·c(N2)c2(CO2)(k正、k逆為速率常數，只與溫度有關)。

①達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數___(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍數。

②若在1L的密閉容器中充入1 molCO和1 molNO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉化率為40%，則=_____。

Answer 1

【答案】0.021 減小 1050K前反應末達到平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉化率增大 20% 4 < 或0.25

【解析】

（1）先算Δc(O2)，再算速率，再根據溫度變化影響平衡移動得出。

（2）在1050K前反應未達到平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快；根據題意假設加入1 mol NO，再根據轉化率進行計算，得出體積分數。

（3）先假設加入1mol NO，根據平衡時轉化率得到n(NO)、n(N2)、n(CO2)，再算出各物質的平衡分壓，再根據壓強平衡常數計算。

（4）①正反應為放熱反應，升高溫度平衡向左移動，則正反應速率增大的倍數小于逆反應速率增大的倍數。

②當反應達到平衡時，υ正=υ逆，先計算平衡時c(CO)、c(NO)、c(N2)、c(CO2)，再計算比值。

（1）在010min內，Δc(O2)=1.0mol/L-0.79mol/L=0.21mol/L，故；正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，故化學平衡常數K減小，故答案為：0.021；減小。

(2)在1050K前反應未達到平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉化率增大；達到平衡后，升高溫度，平衡向左移動，NO轉化率降低。根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假設加入1 mol NO，在1100 K時，α(NO)= 40%，則Δn(NO)=0.4 mol，故n(CO2)=0.2 mol，由于反應前后氣體的總物質的量不變，故混合氣體中CO2的體積分數為，故答案為：1050K前反應末達到平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉化率增大；20%。

（3）根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，假設加入1mol NO，在1050K時，α(NO)=80%，平衡時，n(NO)=0.2mol，n(N2)=0.4mol，n(CO2)=0.4mol，各物質的平衡分壓為，，，故反應的化學平衡常數，故答案為：4。

(4)①正反應為放熱反應，升高溫度平衡向左移動，則正反應速率增大的倍數小于逆反應速率增大的倍數，濃度不變，故k正增大的倍數小于k逆增大的倍數；

②當反應達到平衡時，υ正=υ逆，故，根據熱化學方程式可知，平衡時c(CO)=c(NO)=0.6mol/L，c(N2)=0.2mol/L，c(CO2)=0.4mol/L，故，故答案為：0.25。