Question

今年，雾霾阴影笼罩全国。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要组成成分，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容。

（1）汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂的条件下可净化。

①已知部分化学键的键能如下(键能指气态原子形成1 mol化学键释放的最小能量)

化学键	N≡O	C≡O	C＝O	N≡N
键能(kJ/mol)	632	1072	750	946

汽车尾气净化中NO(g)和CO(g)发生反应的热化学方程式为______________。

②若上述反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，并在t₁时刻达到平衡状态，则下列示意图不符合题意的是__________(填选项序号)。(图中ω、M、v_正分别表示质量分数、混合气体平均相对分子质量、正反应速率)

（2）尾气中的SO₂可先催化氧化生成SO₃，再合成硫酸。

已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) ΔH＝－196.0 kJ/mol。

①在一定温度的密闭容器中，SO₂的转化率随时间的变化关系如图所示，

则A点的v_逆(SO₂)_________(填“大于”、“小于”或“等于”)B点的v_正(SO₂)。

②在某温度时，向10 L的密闭容器中加入4.0 mol SO₂和10.0 mol O₂，反应达到平衡，改变下列条件，再次达到平衡时，能使O₂的新平衡浓度和原来平衡浓度相同的是_________(填选项序号)。

A．在其他条件不变时，减小容器的容积

B．保持温度和容器内压强不变，再充入2.0 mol SO₂和5.0 mol O₂

C．保持温度和容器体积不变，再充入SO₂和SO₃，使之浓度扩大为原来的两倍

（3）用NH₃催化还原NO_x也可以消除氮氧化物的污染，反应原理为NO(g)＋NO₂(g)＋2NH₃(g) 2N₂(g)＋3H₂O(g)。对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(p_B)代替物质的量浓度(c_B)也可以表示平衡常数(记作K_p)，则上述反应的K_p的表达式为__________________。

（4）右图是将SO₂与O₂转化为重要的化工原料H₂SO₄的原理示意图。

①催化剂a表面的反应是：_____________________；

②若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的

SO₂与加入的H₂O的质量比为______________________。

（5）尾气中氮氧化物(NO和NO₂)可用尿素[CO(NH₂)₂]溶液除去，反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设NO、NO₂体积比为1∶1)的质量为___________g。

Answer

（1）①2NO(g)＋2CO(g)===2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－538kJ/mol②BC

（2）①小于②BC（3） Kp＝

（4）①SO2＋2H2O－2e－===＋4H＋ ②8∶15（5） 76

【解析】

试题分析：（1）①化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键的形成过程，根据题给信息2NO(g)＋2CO(g)===2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝2×632++1072×2-946-750×4=－538kJ/mol；

②根据①的结论，反应是放热反应，在绝热、恒容的密闭体系中，随着反应的进行，温度不断升高，NO的浓度逐渐减小，平衡时NO的质量分数保持不变，A项不选；反应是气体体积减小的可逆反应，随着反应的进行，M=m÷n，总质量不变，总的物质的量减小，M不断增大，与图像的变化趋势不符，B项选；根据①的结论，反应是放热反应，在绝热、恒容的密闭体系中，随着反应的进行，温度不断升高，化学反应速率，反应物不断消耗，在t1时刻正反应速率达到最大值，随后浓度的减小导致化学反应速率降低，直至到达平衡，所以t1不是化学平衡时刻，C项选；答案选BC。

（2）①在一定温度的密闭容器中，SO2的转化率随时间的变化而增大，由图像可知，A点过后，SO2的转化率仍然增大，说明平衡正向移动，则A点的v逆(SO2)小于B点的v正(SO2)。

②A．在其他条件不变时，减小容器的容积，氧气的浓度增大，虽然平衡正向移动，但是达到新的平衡，氧气的浓度仍比原来的浓度大，A项不选；B.保持温度和容器内压强不变，再充入2.0 mol SO2和5.0 mol O2与原平衡属于等效平衡状态，浓度不变，B项正确；C.保持温度和容器体积不变，再充入SO2和SO3，使之浓度扩大为原来的两倍，根据Q=[2c(SO3)]2÷{[2c(SO2)]2×c(O2)}= [c(SO3)]2÷{[c(SO2)]2×c(O2)}=K，平移不移动，氧气的浓度不变，C项正确；答案选BC。

（3）化学反应NO(g)＋NO2(g)＋2NH3(g) 2N2(g)＋3H2O(g)，由于对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则上述反应的Kp的表达式为Kp＝。

（4）①该装置为原电池，根据电子的流向，b电极为正极，催化剂b表面O2发生还原反应，电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，催化剂a为负极，表面发生氧化反应，电极反应为是SO2＋2H2O－2e－===＋4H＋ ；

②根据上述正、负极电极反应式可得总反应为2SO2 +2H2O+O2=H2SO4 ，设加入的SO2为xg，H2O为yg．则生成硫酸的质量为xg×98g/mol÷64g/mol，水的质量变化为：y-xg×18g/mol÷64g/mol，根据二者的比值为49：51，可以求得x:y=8：15。

（5）由题目信息可知，NO、NO2与尿素反应生成CO2和N2，反应方程式为：

NO+NO2+CO（NH2）2=CO2+2N2+2H2O，

NO+NO2 ～CO（NH2）2

（30+46）g 1mol

1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO2体积比为1：1）的质量为76g。

考点：考查反应热的计算，化学图像的分析与判断，等效平衡，化学平衡常数表达式，燃料电池反应原理。