Question

【題目】霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發生反應：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ·mol-1。在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

時間(min) 濃度（mol·L-1）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①0～10 min內，NO的平均反應速率v(NO)=_______________________，T1℃時，該反應的平衡常數K=____________。

②30 min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據上表中的數據判斷改變的條件可能是_______(填字母)。

a．升高溫度 b．通入一定量的NO

c．適當縮小容器的體積 d．加入合適的催化劑

③若30 min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中，NO、N2、CO2的濃度之比為5：3：3，則Q__________(填“>”、“=”或“<”)0。

（2）NH3催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖所示：

①由圖甲可知，SCR技術中的氧化劑為_______________。已知c(NO2)：c(NO)=1:1時脫氮效果最佳， 若生成1 mol N2時反應放出的熱量為Q kJ。此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為__________________________

②圖乙是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業使用的最佳的催化劑和相應溫度分別為___________________________。

（3）汽車尾氣中的SO2可用石灰水來吸收，生成亞硫酸鈣濁液。已知常溫下Ka1（H2SO3）=1.8×10－2 ， Ka2（H2SO3）=6.0×10－9。常溫下，測得某純CaSO3與水形成的濁液pH=9，忽略SO32－的第二步水解，則Ksp（CaSO3）=____________。

Answer 1

【答案】 0.042 mol·L-1·min-1 9/16 bc ＜ NO、NO2 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) ===2N2 (g)+ 3H2O(g) △H = -2Q kJ·mol-1 Mn、200℃左右均可（說明：Cr和Mn最大脫氮率相差不大，但是Cr需要的溫度高，為使效益最大化，因此使用Mn更經濟）； 4.2×10－9

【解析】（1）①0～10min內，NO的平均反應速率v（NO）==0.042molL-1min-1；C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡濃度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反應的平衡常數K==；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），依據圖表數據分析，平衡狀態物質濃度增大，依據平衡常數計算K=，平衡常數隨溫度變化，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；a．升高溫度，平衡常數改變，平衡移動，故a錯誤；b．通入一定量的NO，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，故b正確；c．適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態物質濃度增大，故c正確；d．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故d錯誤；故答案為bc；
③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為5：3：3，氮氣和二氧化碳難度之比始終為1：1，所以5：3＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應，故選＜；

（2）①由圖甲可知SCR技術中NH3與NO、NO2反應產物為N2和水，故氧化劑為NO、NO2；脫氮效果最佳時c（NO2）：c（NO）=1：1，因此反應的熱化學方程式為2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）=2N2（g）+3H2O（g）△H=-2QkJmol-1；

②根據圖乙知Mn催化劑時，在200℃左右脫氮率最高，Cr作催化劑，500℃左右脫氮率最高，但二者的最高脫氮率差不多，使用Mn作催化劑需要的溫度低，更經濟，因此使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn、200℃左右；

（3）由Ka2（H2SO3）=6.0×10-9可知SO32-+H2OHSO3-+OH-的水解Kh==1.67×10-4，常溫下，測得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9，c（HSO3-）=c（OH-）=1×10-5，可知c（SO32-）==6×10-5，又c（Ca2+）=c（SO32-）+c（HSO3-）=7×10-5，Ksp（CaSO3）=c（Ca2+）×c（SO32-）=7×10-5×6×10-5=4.2×10-9。