Question

【題目】請按要求回答如下有關大氣污染處理的相關問題。

(1)汽車發動機工作時常會產生NO2，其中主要反應的能量變化如圖所示：

①寫出N2和O2反應的熱化學方程式：_______________。

②常溫下NH3可與NO2直接反應實現無害轉化。寫出用此法治理n(NO)：n(NO2)=1:1時反應（可逆）的化學方程式__________________；已知該反應ΔH<0，寫出既能加快反應速率又能提高氮氧化物的轉化率的措施之一：_________________。

(2)利用I2O5消除CO污染的反應為：5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s)；不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容恒溫密閉容器中通入2molCO，測得CO2的物質的量分數[φ(CO2)]隨時間t變化曲線如下圖所示：

①T1溫度下，0.5min內CO2的平均速率為_______________。

T2溫度下，化學平衡常數K=_________________。

②a點時，向容器中再沖入2molCO，再次達到平衡后，φ(CO2)_______________（填“增大”、“減小”或“不變”

(3)利用I2消除SO2污染的工業流程如下：

①反應器中反應的離子方程式：______________________。

②用化學平衡移動的原理分析，使用膜反應器及時分離出H2的目的是：_________。

Answer 1

【答案】 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=-120kJ·mol-1 2NH3+NO+NO22N2+3H2O 其他條件不變，增大NH3濃度 0.8mol·L-1·min-1 1024 不變 SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+ HI分解為可逆反應，及時分離出產物氫氣，有利于反應正向進行，且生成更多的I2利于循環使用

【解析】(1)①根據圖像，N2和O2反應的熱化學方程式為N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=1140 kJ·mol-1-1260 kJ·mol-1=-120kJ·mol-1，故答案為：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=-120kJ·mol-1；

②常溫下NH3可與NO2直接反應實現無害轉化，生成氮氣和水，用此法治理n(NO)：n(NO2)=1:1時反應(可逆)的化學方程式為2NH3+NO+NO22N2+3H2O；該反應ΔH<0，既能加快反應速率又能提高氮氧化物的轉化率的措施可以是其他條件不變，增大NH3濃度，故答案為：2NH3+NO+NO22N2+3H2O；其他條件不變，增大NH3濃度；

(2)①圖象可知T1溫度下，0～0.5min內二氧化碳體積分數為0.3，設CO的變化量為x，

5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)

起始量(mol/L) 1 0

變化量(mol/L) x x

5min量(mol/L) 1-x x

=0.4，解得：x=0.4，由反應速率v===0.8molL-1min-1， T2溫度下達到平衡，二氧化碳體積分數為0.8，設一氧化碳轉化y

5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)

起始量(mol/L) 1 0

變化量(mol/L) y y

平衡量(mol/L) 1-y y

=0.8，解得：y=0.8mol/L，平衡常數===1024，故答案為：0.8 molL-1min-1；1024；

②a點時，向容器中再沖入2molCO，平衡正向移動，但溫度不變，平衡常數不變，因此再次達到平衡后，φ(CO2)不變，故答案為：不變；

(3)①從流程圖可知，在反應器中，I2氧化SO2，生成硫酸和HI，反應方程式為SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+，故答案為：SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+；

②HI分解為可逆反應，及時分離出產物H2，有利于反應正向進行，且生成更多的I2利于循環使用，故答案為：HI分解為可逆反應，及時分離出產物H2，有利于反應正向進行，且生成更多的I2利于循環使用。