Question

消除氮氧化物、二氧化硫等物质造成的污染是目前研究的重要课题。

(1)工业上常用活性炭还原一氧化氮，其反应为：2NO(g)+C(s)N₂(g)+CO₂(g)。向容积均为lL的甲、乙、丙三个恒容恒温容器中分别加入足量的活性炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min n(NO)/mol T	0	40	80	120	160
甲	T℃	2	1.45	1	1	1
乙	400℃	2	1.5	1.1	0.8	0.8
丙	400℃	1	0.8	0.65	0.53	0.45

①甲容器反应温度T℃__400℃(填“>”或“<”或“=”)；

②乙容器中，0～40min内平均反应速率v(N₂)=__；

③丙容器中达平衡后NO的转化率为__。

(2)活性炭还原NO₂的反应为：2NO₂(g)+2C(s)N₂(g)+2CO₂(g)，在恒温条件下，lmolNO₂和足量活性炭发生该反应，测得平衡时NO₂和CO₂的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B、C三点中NO₂的转化率最高的是__点(填“A”或“B”或“C”)。

②计算C点时该反应的压强平衡常数K_P=__MPa(K_p是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(3)燃煤烟气脱硫常用如下方法。

方法①：用生物质热解气(主要成分CO、CH₄、H₂)将SO₂在高温下还原成单质硫。涉及的部分反应如下：

2CO(g)+SO₂(g)=S(g)+2CO₂(g)    △H₁=8.0kJ·mol^-1

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)    △H₂=－566.0kJ·mol^-1

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)    △H₃=－483.6kJ·mol^-1

则H₂(g)还原SO₂(g)生成S(g)和H₂O(g)的热化学方程式为__。

方法②：用氨水将SO₂转化为NH₄HSO₃，再氧化成(NH₄)₂SO₄，则用氨水将SO₂转化为NH₄HSO₃的离子方程式为__；实验测得NH₄HSO₃溶液中=15，则溶液的pH为__。(已知：H₂SO₃的K_a1=1.5×10^-2，K_a2=1.0×10^-7)

Answer

> 6.25×10-3mol·L-1min-1 60% A 4 2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4kJ/mol NH3•H2O+SO2=+ 5

【解析】

对于一个化学反应，温度越高，反应速率越快，达平衡的时间越短；在同一反应中，由一种物质的物质的量的变化量求另一物质表示的反应速率时，可借助化学方程式，利用化学计量数之比等于物质的量的变化量之比进行求解；在一个可逆反应中，反应物的转化率等于其变化量与起始量之比；对于一个气体分子数增大的可逆反应，压强越高，反应物的平衡转化率越小；求解平衡常数时，可利用三段式求平衡时各物质的浓度，然后求压强分数，最后求压强平衡常数；利用盖斯定律，可利用已知反应求出未知反应的热化学方程式；在NH4HSO3溶液中，电离与水解同时存在，可建立电离与水解方程式，从而求出氢离子浓度，最终求出pH。

(1)①比较表中甲与乙中达平衡的时间，甲容器先达平衡，所以反应温度T℃>400℃；

②乙容器中，0～40min内，NO的物质的量的变化量为0.5mol，则N2的物质的量为0.25mol，平均反应速率v(N2)== 6.25×10-3mol·L-1min-1；

③因为反应前后气体的分子数相等，所以压强改变时平衡不发生移动，丙容器中达平衡后NO的转化率与乙容器相同，都为=60%。答案为：>；6.25×10-3mol·L-1min-1；60%；

(2)①因为反应物的气体分子数小于生成物的气体分子数，增大压强，平衡逆向移动，压强小时，反应物的转化率高，所以A、B、C三点中NO2的转化率最高的是A点。

②设平衡时，参加反应的NO2的物质的量为x，则可建立如下三段式：

依题意得，1-2x=2x，x=0.25mol，KP==4。答案为：A；4；

(3) 方法①：

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H1=8.0kJ·mol-1 ①

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=－566.0kJ·mol-1 ②

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=－483.6kJ·mol-1 ③

利用盖斯定律，将①-②+③得，2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4kJ/mol。

方法②：用氨水将SO2转化为NH4HSO3的离子方程式为NH3•H2O+SO2=+；

H++ Ka2==1.0×10-7，

+H2OH2SO3+OH- Kh===

所以===1.0×10-7×1.5×10-2，c(H+)=1.0×10-5mol/L，则溶液的pH为5。答案为：2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4kJ/mol；NH3•H2O+SO2=+；5。