Question

【題目】煙氣中主要污染物SO2、NOx,為消除排放，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

處理方法一:煙氣經(jīng)O3預(yù)處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NO的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1

NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H2

SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3

(1)反應(yīng)3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=_________。

(2) 室溫下，進(jìn)入反應(yīng)器的NO、SO2的物質(zhì)的量恒定，改 變通入O3的物質(zhì)的量，反應(yīng)一段時(shí)間后體系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應(yīng)前n(O3):nNO)的變化見(jiàn)圖。說(shuō)明預(yù)處理過(guò)程中NO2的物質(zhì)的量變化的原因_______，在反應(yīng)中SO2的物質(zhì)的量幾乎不發(fā)生變化的原因是_______________。

(3)在一定條件下，SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3<0，在一定溫度下，向2L某恒容密閉容器中充入4molSO2(g)和1molO3(g),5min時(shí)，測(cè)得容器中SO3(g)的物質(zhì)的量為0.5mol。

①0-5min內(nèi)，用SO2表示的平均反應(yīng)速率v(SO2)________。

②下列說(shuō)法中能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________

a.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolSO2同時(shí)生成nmolSO3

b.SO3和O2的物質(zhì)的量濃度之比1:1

C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

d.混合氣體的密度不變

e.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

處理方法二: 也可采用NaClO2溶液作為吸收劑對(duì)煙氣進(jìn)行處理。在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫(S)、脫硝(N)的反應(yīng)中，SO2和NO的平衡分壓Pe如圖所示。

(4) 由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均_______(填“增大”、“不變”或“減小”)。

(5) 反應(yīng)ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-的平衡常數(shù)K表達(dá)式為_______。

Answer 1

【答案】△H1+2△H2 n(O3):n(NO)<1，臭氧氧化NO為NO2，NO減少，NO2增多；n(O3):n(NO)>1,臭氧過(guò)量把NO2轉(zhuǎn)化成更高價(jià)態(tài) SO2與O3的反應(yīng)速率慢 0.05mol(L·min)-1 a 減小

【解析】

SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3

（1）①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1；②NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H2；由蓋斯定律，①+2×②可得：3NO（g）+O3（g）═3NO2（g），則△H=△H1+2△H2；

（2）①n(O3):n(NO)<1，臭氧氧化NO為NO2，NO減少，NO2增多；n(O3):n(NO)>1,臭氧過(guò)量把NO2轉(zhuǎn)化成更高價(jià)態(tài)；

②增加n（O3），O3氧化SO2的反應(yīng)幾乎不受影響，說(shuō)明濃度對(duì)反應(yīng)速率影響較小，可能是SO2與O3的反應(yīng)速率慢；

(3)在一定條件下，SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3<0，在一定溫度下，向2L某恒容密閉容器中充入4molSO2(g)和1molO3(g),

①5min時(shí)，測(cè)得容器中SO3(g)的物質(zhì)的量為0.5mol，則消耗SO2(g)的物質(zhì)的量為0.5mol，0-5min內(nèi)，用SO2表示的平均反應(yīng)速率v(SO2)=；

②a. 單位時(shí)間內(nèi)生成nmolSO2同時(shí)生成nmolSO3，表示的是正逆反應(yīng)速率，且滿足二者的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；b. 各物質(zhì)分子數(shù)之比等于多少?zèng)Q定于開(kāi)始加入的各物質(zhì)的多少，與化學(xué)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)無(wú)關(guān)，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；c.混合氣體物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下，容器內(nèi)壓強(qiáng)為定值，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；d. 容器容積不變，氣體的體積不變，反應(yīng)兩邊都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，根據(jù)ρ=，所以氣體的密度始終不變，因此密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯(cuò)誤；e.反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，在反應(yīng)的任何階段，總質(zhì)量沒(méi)變，總的氣體分子數(shù)沒(méi)變，所以平均相對(duì)分子質(zhì)量不會(huì)變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；答案選a；

（4）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中，SO2和NO的平衡分壓pe如圖所示。 由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，O2和NO的平衡分壓負(fù)對(duì)數(shù)減小，這說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均減小；

(5)根據(jù)反應(yīng)離子方程式ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-可知平衡常數(shù)K表達(dá)式為K=。