Question

导致空气污染的主要原因来自于化石燃料燃烧、硫酸工业和汽车尾气的排放；致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大气中。利用化学反应原理研究治理环境污染的方法是当前环保工作的重要研究内容之一。

（1）反应是硫酸工业中的重要反应；提高SO₂的平衡转化率有利于减少尾气排放：已知该反应是放热反应；当该反应处于平衡状态时，为了提高SO₂的转化率：下列可采用的措施是

A．加入V₂O₅作催化剂   B．通入过量空气   C．高温   D．增大压强

（2）一定条件下，向2L密闭容器中通入2molSO₂(g)、1molO₂(g)和0.2SO₃(g),2min后反应达到平衡时,测得SO₂的转化率为50%，则该可逆反应的平衡常数K=_________；用O₂的浓度变化表示从O-2min内该反应的平均速率v=_________；恒温下，若向容器中再加入2molSO₂(g)，则重新达到平衡时SO₂的总转化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)

（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是

A．          B．容器内压强保持不变．

C．   D．容器内物质的密度保持不变．

（4）在催化剂作用下用CH₄将氮氧化物还原为N₂可以消除氮氧化物带来的污染，  请写出CH₄与NO反应的化学方程式：_________；温度为T₁时在密闭容器中研究CH₄催化还原氮氧化物的反应，反应过程中产物N₂的物质的量随时间的变化曲线如图所示，请在图中补画出温度为T₂(T₂>T₁)时，n(N₂)的变化曲线（已知该反应是放热反应）。

Answer

（1）BD （2）5.76 0.125mol/（L·min） ＜ （3）BC

（4）CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O

【解析】

试题分析：（1） A．加入V2O5作催化剂，只能加快化学反应速率但平衡不移动，二氧化硫的转化率不变，错误；B．通入过量空气，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，正确；C．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小，错误；D．该反应正向为气体物质系数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，正确；选BD；（2）利用三行式进行计算。根据题意知，

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始浓度（mol/L）1 0.5 0.1

转化浓度（mol/L）0.5 0.25 0.5

平衡浓度（mol/L）0.5 0.25 0.6

将平衡浓度代入该反应的平衡常数表达式计算，K=c2（SO3）/c2（SO2）c（O2）=5.76；根据v=△c/△t计算，用O2的浓度变化表示从0-2min内该反应的平均速率v=0.125mol/（L·min）；恒温下，若向容器中再加入2molSO2(g)，二氧化硫的转化率降低，则重新达到平衡时SO2的总转化率小于50%；（3）判断化学平衡状态的依据为①v正=v逆，要注意“双向同时，符合比例”②利用量判断，注意“变量不变，已达平衡”；A．没有明确正、逆反应速率，不能作为达平衡的标志，错误；B．该反应为气体物质的量减小的反应，随着反应的进行，容器内压强不断变化，为变量，当其保持不变时说明反应已达平衡，正确；C．符合v正=v逆，可作为平衡标志，正确；D．容器内物质的密度为恒量，不能作为平衡标志，错误，选BC；（4）在催化剂作用下用CH4将氮氧化物还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染，CH4与NO反应生成二氧化碳、氮气和水，化学方程式为：CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O；该反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，达平衡的时间缩短；升高温度，平衡逆向移动，达平衡时氮气的物质的量减小，据此画出图像见答案。

考点：考查化学平衡，涉及平衡移动原理、平衡计算、平衡标志及平衡图像。