Question

燃煤废气中的氮氧化物（NO_x）、CO₂、SO₂等气体，常要采用不同方法处理，以实现节能减排、废物利用等。

（1）下列为二氧化硫和氮的氧化物转化的部分环节：

①已知：2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g）    △H＝－196.6 kJ・mol^－1

2NO（g）＋O₂（g）2NO₂（g）   △H＝－113.0 kJ·mol^－1

则SO₂气体与NO₂气体反应生成SO₃气体和NO气体的热化学方程式为_________。

②一定条件下，工业上可通过下列反应实现燃煤烟气中液态硫的回收，其中Y是单质：SO₂（g）＋2CO（g） 2X（g）＋Y（l）。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，某化学兴趣小组在某温度下、固定容器中用超灵敏气体传感器测得不同时间的SO₂和CO浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4
c（SO2）/mol·L ^－^1	1.00	0.50	0.23	3.00×10^－^37	3.00×10^－^37
c（CO）/mol·L^－^1	4.00	3.00	2.46	2.00	2.00

X的化学式为___________；当时间为第4 s时，2v（SO₂）_正____（填“>”“＝”或“<”）v（X）_逆。

（2）有科学家经过研究发现，在210~290℃、催化剂条件下用H₂可将CO₂转化生成甲醇蒸气和水蒸气。一定条件下，往2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO₂和3. 0 mol H₂，在不同催化剂作用下，相同时间内CO₂的转化率随温度变化如图所示：

①催化剂效果最佳的是催化剂 ________（填“I”“II”或“III”）。

②此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是___________。已知容器内的起始压强为100 kPa，则图中c点对应温度下反应的平衡常数K_p＝______（保留两位有效数字）（K_p为以分压表示的平衡常数， 分压＝总压×物质的量分数）。

Answer

SO2(g) ＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1 CO2 ＝ I a点达到平衡，c点温度升高，反应是放热反应，平衡逆向，转化率减小

【解析】

⑴①根据盖斯定律，第一个方程式减去第二个方程式，再除以2得到热化学方程式；②Y为S，根据原子守恒思想得出X的化学式；当时间为第4 s时，已经达到平衡，则速率比等于计量系数比。

⑵①T3温度以前，相同温度下，催化剂Ⅰ的催化效率更高；②该反应是放热反应，温度越高，平衡逆向移动，建立三段式，先计算平衡后的压强，再根据压强平衡常数计算。

⑴①第一个方程式减去第二个方程式，再除以2得到SO2气体与NO2气体反应生成SO3气体和NO气体的热化学方程式为SO2(g) ＋NO2(g) SO3(g) ＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1；故答案为：SO2(g) ＋NO2(g) SO3(g) ＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1。

②Y为S，根据原子守恒思想得出X的化学式为CO2；当时间为第4 s时，已经达到平衡，则速率比等于计量系数比，故2v(SO2)正 ＝ v(X)逆；故答案为：CO2；＝。

⑵①T3温度以前，相同温度下，催化剂Ⅰ的催化效率更高；故答案为：I。

②该反应是放热反应，温度越高，平衡逆向移动，因此a点的转化率比c点高的原因是a点达到平衡，c点温度升高，反应是放热反应，平衡逆向，转化率减小；

利用压强之比等于物质的量之比，，反应后的压强为，；故答案为：a点达到平衡，c点温度升高，反应是放热反应，平衡逆向，转化率减小；。