Question

【題目】某工廠的廢氣中含有CO、SO2、NO等有毒氣體，為了更有效地治理該廢氣，某研究小組分別設計了如下兩個方案：

方案(1)：治理含CO、SO2的煙道氣，以Fe2O3作催化劑，將CO、SO2在380℃時轉化為S和一種無毒氣體。

已知：ⅰ.硫的熔點112.8℃，沸點444.6℃；

ⅱ.反應每得到1mol硫，放出270kJ的熱量。

①寫出該治理煙道氣反應的熱化學方程式： 。

②其他條件相同，催化劑不同時，上述反應中SO2的轉化率隨反應溫度的變化如下圖。不考慮催化劑價格因素，生產中選Fe2O3作催化劑的主要原因是 。

方案(2)：用活性炭還原法處理氮氧化物，有關反應為：C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。向某容積為2L 的密閉容器中加入NO和足量的活性炭(固體試樣體積忽略不計)，恒溫(T1℃)條件下反應，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)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.32	0.32
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.34	0.34
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.17	0.17

①10min～20min以v(CO2)表示的反應速率為 。

②根據表中數據，T1℃時該反應的平衡常數為 (保留兩位有效數字)。

③下列各項能作為判斷該反應達到平衡狀態標志的是 (填序號字母)。

A．容器內壓強保持不變

B．2v正(NO)=v逆(N2)

C．容器內CO2的體積分數不變

D．混合氣體的密度保持不變

④30min時改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是 ；

⑤一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，NO的平衡轉化率 (填“增大”、“減小”或“不變”)

⑥50min時，保持其他條件不變，往容器中再充入0.32 mol NO和0.34mol CO2，平衡將向 方向移動。

Answer 1

【答案】

(1)①2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)△H=-270kJ/mol

②Fe2O3作催化劑，在相對較低溫度下，SO2轉化率較高

(2)①0.009mol·L-1·min-1；②0.56；③CD；④減小CO2 的濃度；⑤不變；⑥正反應。

【解析】

試題分析：(1)①反應每得到1mol硫，放出270kJ的熱量，熱化學方程式為2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2 (g)△H=-270kJ/mol，故答案為：2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2 (g)△H=-270kJ/mol；

②由圖可知，生產中選Fe2O3做催化劑的主要原因是Fe2O3作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO2轉化率，能耗小，故答案為：Fe2O3作催化劑，在相對較低溫度下，單位時間內獲得較高的SO2轉化率；

(2)①10min～20min以v(CO2) 表示的反應速率==0.009 molL-1min-1，故答案為：0.009 molL-1min-1；

②反應的平衡常數為：K= ==0.56，故答案為：0.56；

③C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，反應是氣體體積不變的反應；A．反應是氣體體積不變的反應，反應過程中和反應平衡狀態壓強相同，所以容器內壓強保持不變不能說明反應達到平衡，故A錯誤；B．反應速率之比等于化學方程式系數之比，當v正(NO)=2v逆(N2)，反應達到平衡，v正(NO)=2v正(N2)z只能說明反應正向進行，故B錯誤；C．容器內CO2的體積分數不變，說明反應達到平衡，故C正確；D．混合氣體密度等于質量除以體積，反應中碳是固體，平衡移動氣體質量變化，體積不變，所以混合氣體的密度保持不變，說明反應達到平衡，故D正確；故選CD；

④30min時改變某一條件，反應重新達到平衡，依據平衡常數計算得到c(N2)=0.34mol/L；c(CO2)=0.17mol/L；c(NO)=0.32mol/L；K===0.56，化學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減小，反應前后氣體體積不變，所以減小二氧化碳濃度，平衡正向進行的結果；故答案為：減小CO2 的濃度；

⑤一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),反應是氣體體積不變的反應；增大一氧化氮濃度相當于增大體系壓強，平衡不動，一氧化氮轉化率不變，故答案為：不變

⑥50min時，保持其他條件不變，往容器中再充入0.32 mol NO和0.34mol CO2，Qc=＜0.56，平衡將向正反應方向移動，故答案為：正反應。