Question

【題目】當前煤炭在我國的能源消費中占60%以上，它在給我們提供廉價能源的同時，燃燒生成的SO2、NOx等也造成了比較嚴重的大氣污染問題。

(1)向燃煤中加入CaO，煤中硫元素大多數會轉化為CaSO4，故CaO能起到固硫、降低SO2排放量的作用。

已知：①SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402kJ·mol-1

②2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) △H =-234.2 kJ·mol-1

③CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) △H=+178.2 kJ·mol-1

則反應2SO2(g)+O2(g)+2CaO(s)=2CuSO4(s) △H =________kJ·mol-1。

向燃煤中加入CaCO3也可起到固硫作用，若固定2molSO2，相應量的煤在相同條件下燃燒時向環境釋放出的熱量會減少______________kJ。

(2)活性炭對NO2有較強的吸附性，二者之間可發生2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H，為研究溫度、壓強等外部因素對該反應的影響，某科研小組向密閉容器中加入2molNO2和足量的活性炭，進行如下實驗探究：

i.固定密閉容器的體積為5L，測得恒容時不同溫度下NO2的轉化率(ɑ)與時間(t)的關系如圖1所示：

①該反應的△H_________0填“>”或“<”)，溫度為T2時，反應開始到達到平衡的時間段內v(N2)=_____________。

②溫度為T1時該反應的平衡常數K=________，若保持溫度不變，提高NO2轉化率的方法是___________。

ⅱ.保持容器中的溫度恒定，測得20s時，CO2的體積分數(φ)與壓強(p)的關系如圖Ⅱ所示。

③圖Ⅱ曲線呈現先增后減的變化趨勢，其原因為______________________，壓強為p1時，第20s時容器中c(NO2)：c(N2)=_______________。

(3)常溫下，用NaOH溶液吸收SO2既可消除大氣的污染，又可獲得重要的化工產品，若某吸收液中c(HSO3-)：c(SO32-)=1：100，則所得溶被的pH=____________(常溫下K1(H2SO3)=1.5×10-2、K2(H2SO3)=1×10-7)。

Answer 1

【答案】 -1038.2 356.4 < 0.016mol·L-1·s-1 0.27 分離出生成物 b點前反應未達到平衡狀態，壓強增大，反應速率加快，CO2含量升高；b點后反應處于平衡狀態，壓強越大，越不利于反應向右進行 2：1 9

【解析】（1）考查熱化學反應方程式的計算，根據目標方程式，①×2＋②得出2SO2(g)＋O2(g)＋2CaO(s)=2CuSO4(s) △H=(－402×2－234.2)kJ·mol－1=－1038.2kJ·mol－1；固定2molSO2，需要消耗2molCaO，因此需分解2CaCO3，少向環境釋放的熱量為2×178.2kJ=356.4kJ；（2）考查勒夏特列原理、化學反應速率的計算、化學平衡的計算，①根據圖1，T1顯達到平衡，說明T1>T2，根據勒夏特列原理，升高溫度，NO2的轉化率降低，即升高溫度向逆反應方向進行，△H<0；T2時，NO2的轉化率為0.8，即達到平衡消耗的NO2的物質的量為2×0.8mol=1.6mol，根據化學反應速率的數學表達式v(NO2)=1.6/(5×10)mol/(L·s)=0.032mol/(L·s)，根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，即v(N2)=v(NO2)/2=0.032/2mol/(L·s)=0.016mol/(L·s)；②2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始： 2 0 0

變化： 1.2 0.6 1.2

平衡： 0.8 0.6 1.2

根據化學平衡常數的定義：K==0.27；提高NO2的轉化率，可以采取分離出生成物，降低壓強等方法；③b點前反應未達到平衡狀態，壓強增大，反應速率加快，CO2含量升高；b點后反應處于平衡狀態，壓強越大，越不利于反應向右進行；由方程式可知，當CO2的體積分數為40%時，N2占20%，NO2占40%，因此c(NO2):c(N2)=2:1；（3），解得c(H＋)=10－9mol·L－1，即pH=9。