Question

【題目】工業廢氣、汽車尾氣排放出的SO2、NOx等，是形成霧霾的重要因素。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧。

（1）NOx和SO2在空氣中存在下列平衡：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H= -113.0 kJ·mol-1，2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1，SO2通常在二氧化氮的存在下，進一步被氧化，生成SO3。

① 寫出NO2和SO2反應的熱化學方程式為__________________________。

② 隨溫度升高，該反應化學平衡常數變化趨勢是____________。（填“增大”或“減小”或“不變”）

（2）提高2SO2 + O22SO3反應中SO2的轉化率，是減少SO2排放的有效措施。

① T溫度時，在1L的密閉容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，5 min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，該溫度下反應的平衡常數K=_______。

② 在①中條件下，反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉化率提高的是_________（填字母）。

a．溫度和容器體積不變，充入1.0 mol He b．溫度和容器體積不變，充入1.0 mol O2

c．在其他條件不變時，減少容器的體積 d．在其他條件不變時，升高體系溫度

（3）汽車尾氣是氮氧化物的一個主要來源。汽缸中生成NO的反應為：N2 (g) + O2 (g) 2NO(g) △H>0

汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內NO的排放量越大，其原因是_______________。

（4）研究人員在汽車尾氣系統中裝置催化轉化劑，可有效降低NOx的排放。

① 寫出用CO還原NO生成N2的化學方程式____________________。

② 在實驗室中模仿此反應，在一定條件下的密閉容器中，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化情況和n (NO)/n(CO)比例變化情況如下圖。

為達到NO轉化為N2的最佳轉化率，應該選用的溫度和n(NO)/n(CO)比例分別 為________、________；該反應的H________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

Answer 1

【答案】NO2(g) + SO2(g) = SO3(g) + NO(g) △H ＝ -41.8 kJ·mol-1 減小 2L/mol bc 升高溫度，反應速率加快，平衡向正向移動，則NO的排放量單位時間內增多 2NO+2CON2+2CO2 900K n(NO)/n(CO)=1∶1 ＞

【解析】

根據蓋斯定律計算反應熱；根據化學平衡常數的計算公式及其與溫度的關系、外因對化學平衡的影響進行相關的判斷；認真分析圖象中信息。

(1)給已知熱化學方程式編號：

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

(b)2SO2(g)+ O2 (g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1 。

①消去無關物質O2，將（b-a）/2得NO2和SO2反應的熱化學方程式：

NO2(g) + SO2(g) = SO3(g) + NO(g) △H ＝ -41.8 kJ·mol-1 。

②溫度升高，平衡左移，該反應化學平衡常數減小。

(2)①溫度T、1L：2SO2 + O2 2SO3

起始/mol 2.0 1.0 0

轉化/mol 2.0×50% 0.5 1.0

平衡/mol 1.0 0.5 1.0

平衡時SO2、O2、SO3濃度分別是1.0mol·L-1、0.5mol·L-1、1.0mol·L-1， T溫度時反應的平衡常數K=2L/mol。

②a．溫度和容器體積不變時充入He，化學平衡不移動，SO2的轉化率不變；b．溫度和容器體積不變時充入1.0 mol O2，平衡右移，SO2的轉化率增大；c．在其他條件不變時減少容器的體積，即增大壓強，平衡右移，SO2的轉化率增大；d．在其他條件不變時升高體系溫度，平衡左移，SO2的轉化率減小。選bc。

(3)對于反應：N2 (g) + O2 (g) 2NO(g) △H>0，升高溫度，反應速率加快，平衡向正向移動，則單位時間內NO的排放量增多。

(4)①CO還原NO生成N2的化學方程式2NO+2CON2+2CO2。

②從圖中看，900K、n(NO)/n(CO)=1∶1時，NO轉化為N2的轉化率最大。當n(NO)/n(CO)一定時，溫度升高，NO轉化率增大。故正反應吸熱、H＞0。