Question

【題目】消除含氮、硫等化合物的污染對建設美麗家鄉(xiāng)，打造宜居環(huán)境具有重要意義。

I．用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染，NOx若以NO為例，在恒容容器中進行反應：4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。

（1）以下選項可以判斷反應達到平衡狀態(tài)的是_______。

A．.4v正(NH3)=5v逆(N2) B．反應體系中氣體密度不變

C．.反應體系中氣體壓強不變 D．反應體系中氣體平均摩爾質(zhì)量不變

（2）圖I中曲線表示轉(zhuǎn)化率與反應時間的關系。若改變起始條件，使反應過程由a狀態(tài)轉(zhuǎn)為b狀態(tài)進行，可采取的措施是_______

A．降低溫度 B．增大反應物中NO的濃度

C．加催化劑 D．向密閉容器中通入氬氣

II．燃煤煙氣中含有大量SO2和NO。某科研小組研究臭氧氧化的堿吸收法同時脫除SO2和NO工藝，反應進程如圖II所示。

反應1：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)

反應2：SO2(g)＋O3(g)SO3(g)＋O2(g)

已知該體系中溫度80℃以上臭氧發(fā)生分解反應：2O33O2。且100℃時臭氧的分解率約為10％。請回答：

（1）寫出反應1的熱化學方程式_______，反應1在高溫下不能自發(fā)進行，則該反應的熵變ΔS_______0（填“大于”或“小于”）。

（2）其他條件不變，向五個體積固定為1L的密閉容器中均充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模擬煙氣和2.0mol O3，在不同溫度下反應相同時間后體系中NO和SO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示：

①若P、Q兩點為非平衡點，試分析P點轉(zhuǎn)化率大于Q點的可能原因_______。100℃，t秒時反應1進行到P點，反應從開始到t秒時NO的平均速率v(NO)=_______mol·L1·s1（用含t的式子表示）。

②若Q點為平衡點，100℃下反應2的平衡常數(shù)的數(shù)值約為_______（精確到0.01）。

Answer 1

【答案】CD B NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH=199.2kJ·mol1 小于 NO與O3反應的活化能低于SO2與O3反應的活化能或NO與SO2物質(zhì)本身的性質(zhì)有關或其它合理答案 0.96（或0.95）

【解析】

II(1)根據(jù)△H=反應物的總鍵能－生成物的總鍵能，計算反應熱；根據(jù)△G=△H－T△S>0，判斷；

(2)根據(jù)計算反應速率；

利用計算平衡常數(shù)。

I (1) 4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g)；

A、達到化學平衡時，正反應速率等于逆反應速率，用不同物質(zhì)表示時，數(shù)值要成比例；選項中有正反應速率，有逆反應速率，但是4υ正(NH3)=5υ逆(N2)，表示的正逆反應速率不相等，應該為，A錯誤；

B、體積不變，氣體的質(zhì)量不變，根據(jù)，則密度一直不變，則密度不變不能說明達到平衡，B錯誤；

C、恒溫恒壓下，壓強和物質(zhì)的量成正比，反應前后物質(zhì)的量在改變，說明壓強會變，等壓強不變的時候，說明反應達到了平衡，C正確；

D、根據(jù)，氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化，說明平均摩爾質(zhì)量在變，當平均摩爾質(zhì)量不變時，說明達到了平衡，D正確；

答案選CD；

(2)a狀態(tài)轉(zhuǎn)為b狀態(tài)，由圖像可知，b狀態(tài)達到平衡的時間更短，說明化學反應速率更快，NO的轉(zhuǎn)化率更低，說明a狀態(tài)到b狀態(tài)，平衡逆向移動；

A、降低溫度，化學反應速率變小，達到平衡的時間變長，不符合題意；B、增大NO的濃度，化學反應速率增大，達到平衡的時間變短，NO的轉(zhuǎn)化率降低，B符合題意；

C、加入催化劑，NO的轉(zhuǎn)化率不變，C不符合題意；

D、向密閉容器中通入氬氣，各反應物的濃度不變，則平衡不移動，D不符合題意；

答案選B；

II (1) (1)根據(jù)△H=反應物的總鍵能－生成物的總鍵能，△H=3.2kJ、mol－202.4kJ·mol－1=199.2KJ·mol1，則反應Ⅰ的熱化學方程式為NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g) ΔH=199.2KJ·mol1；

反應1在高溫下不能自發(fā)進行，則△G>0，根據(jù)△G=△H－T△S>0，△H<0，則△S>O；

(2)①NO和SO2均和O3發(fā)生反應，但是NO的轉(zhuǎn)化率比SO2轉(zhuǎn)化率高，可能由反應物本身的性質(zhì)決定的；根據(jù)圖示，可以知道NO與O3反應的活化能低于SO2與O3反應的活化能，使得NO反應速率快，再與O3反應中，更具優(yōu)勢，反應的更多；答案為NO與O3反應的活化能低于SO2與O3反應的活化能或NO與SO2物質(zhì)本身的性質(zhì)有關或其它合理答案；

t秒時反應1進行到P點，NO的轉(zhuǎn)化率為85%，加入了1mol NO，則反應了0.85molNO， ；

②100℃下反應2的平衡常數(shù)，體積為1L。需要知道各物質(zhì)的物質(zhì)的量，由于O3和O2涉及到3個反應，要綜合計算，

100℃時臭氧的分解率約為10％，

則平衡時O3的物質(zhì)的量=2mol－0.85mol－0.3mol-0.2mol=0.65mol；平衡時O2的物質(zhì)的量=0.85mol＋0.3mol+0.3mol =1.45mol；則帶入數(shù)據(jù)，。