Question

“绿水青山就是金山银山”，因此如何消除大气污染物中的NO_x、SO₂等气体成为人们关注的主要问题之一。

(1)SO₂的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO₂。

已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：

①SO₂(g)+NH₃·H₂O(aq)= NH₄HSO₃(aq)  ΔH₁= a kJ/mol；

②NH₃·H₂O(aq)+ NH₄HSO₃(aq)=(NH₄)₂SO₃(ag)+H₂O(l)  ΔH₂= b kJ/mol；

③2(NH₄)₂SO₃(aq)+O₂(g)=2(NH₄)₂SO₄(aq)  ΔH₃= c kJ/mol。

则反应2SO₂(g)+ 4NH₃·H₂O(aq)+ O₂(g) = 2(NH₄)₂SO₄(aq)+ 2H₂O(l)的ΔH=______kJ/mol。

(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO₃(s)+2SO₂(g)+O₂(g)2CaSO₄(s)+2CO₂(g)  ΔH =−681.8 kJ/mol对煤进行脱硫处理来减少SO₂的排放。对于该反应，在温度为TK时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：

时间/min 浓度/mol·L^−1	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

①0～20 min内，平均反应速率v(SO₂)=_____mol/(L·min)。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是_____（填字母）。

A．通入一定量的O₂                B．加入一定量的粉状碳酸钙

C．适当缩小容器的体积                        D．加入高效的催化剂

(3)NO_x的排放主要来自于汽车尾气，有人利用反应C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)  ΔH=−34.0 kJ/mol，用活性炭对NO进行吸附。

①已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体，保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示：

由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大，其原因为________________________________；

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作K_p）。在1050K、1.1×10⁵Pa时，该反应的化学平衡常数K_p=_____________________ [已知：气体分压(P_分)=气体总压(P)×体积分数]。

(4)氮氧化物也可以用尿素[(NH₂)₂CO]水溶液吸收。用尿素[(NH₂)₂CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO₂混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式为___________________________________。

(5)汽车尾气吸收还可利用反应2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)  ΔH=−746.8 kJ/mol，实验测得，v_正= k_正·c²(NO)·c²(CO)，v_逆= k_逆·c(N₂)·c²(CO₂)（k_正、k_逆为速率常数，只与温度有关）。

①达到平衡后，仅升高温度，k_正增大的倍数_________（填“>”“<”或“=”）k_逆增大的倍数。

②若在1L的恒容密闭容器中充入1 molCO和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为80%，则k_正︰k_逆=_____L/mol。

Answer

2a+2b+c 0.04 AC 1050K前反应未达到平衡状态，随着温度的升高，反应速率加快，NO转化率增大 4 (NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O < 160

【解析】

（1）①SO2(g)+NH3·H2O(aq)= NH4HSO3(aq) ΔH1= a kJ/mol；

②NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH2= b kJ/mol；

③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH3= c kJ/mol。

根据盖斯定律：①×2+②×2+③，则反应2SO2(g)+ 4NH3·H2O(aq)+ O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l)的ΔH=（2a+2b+c）kJ/mol。故答案为：2a+2b+c；

（2）①0～20 min内，平均反应速率v(SO2)=2v(O2)= =0.04mol/(L·min)。故答案为：0.04；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是：

A．通入一定量的O2平衡正向移动，转化的氧气量小于加入量，导致氧气和二氧化碳浓度都增大，故正确；

B．加入一定量的粉状碳酸钙,平衡不移动，两种气体浓度都不变，故错误；

C．适当缩小容器的体积，二氧化碳和氧气浓度都增大，故正确；

D．加入高效的催化剂，化学反应速率增大但是各物质浓度不变，故错误；

故答案为：AC；

（3）①由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大，其原因为1050K前反应未达到平衡状态，随着温度的升高，反应速率加快，NO转化率增大；

故答案为：1050K前反应未达到平衡状态，随着温度的升高，反应速率加快，NO转化率增大；

②在1050K、1.1×106Pa时，NO转化率为80%，则剩余NO为20%，生成的N2、CO2的体积分数相等且都是40%，则P（NO）=20%×1.1×106Pa，P（N2）=P（CO2）=40%×1.1×106Pa，化学平衡常数Kp= =4。

故答案为：4；

（4）氮氧化物也可以用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收。用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为1∶1的NO和NO2混合气，可将N元素转变为对环境无害的气体。该反应的化学方程式为(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O。

故答案为：(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O；

（5）汽车尾气吸收还可利用反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=−746.8 kJ/mol，实验测得，v正= k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆= k逆·c(N2)·c2(CO2)（k正、k逆为速率常数，只与温度有关）。

①该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则正反应速率小于逆反应速率，则k正增大的倍数