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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷462
SO2、NOx是空气的主要污染物,有效去除大气中的SO2、NOx可以保护大气环境。回答下列问题:
(1)二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH= -196 kJ·mol-1
①钒催化剂参与反应的能量变化如图1所示,请写出VOSO4(s)和V2O4(s)反应生成V2O5(s)与SO2(g)的热化学方程式:_______

②若当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图2所示。反应在0.5 MPa、550℃时的α=_______, 判断的依据是_______

③若将物质的量之比为2: 1的SO2(g)和O2(g)通入反应器,在恒温t、恒压p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3的分压为_______,平衡常数Kp=_______(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一定温度下,在容积恒为1 L的密闭容器中,加入0. 30 mol NO与过量的金属Al,发生的反应存在如下平衡:Al(s)+2NO(g) N2(g)+ Al2O3(s) ΔH <0,已知在此条件下NO与N2的消耗速率与各自的浓度有如下关系:v(NO)=k1·c2(NO) ,v(N2)=k2 ·c(N2),其中k1、k2表示速率常数。
①下列叙述中不能表明该反应已经达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.该反应体系压强保持不变时
B. v(NO)= v(N2)≠0
C. Al的质量不发生变化
D.混合气体的相对分子质量不发生改变
②在Ti温度下,k1=0.004 L·mol-1·min-1,k2=0.002 min-1,则该温度下反应的平衡常数的值为_______
③在T2温度下,NO的物质的量随时间的变化曲线如图3,则T1_______T2(填“>”“=”或“<”)。

(3)燃煤烟气(主要污染物为SO2、NO2)还可以经O3预处理后用CaSO3水悬浊液吸收。当用CaSO3水悬浊液吸收时,清液(pH约为8)中将NO2转化为 ,其离子方程式为_______。若在吸收液中加入Na2SO4溶液,能提高能提高NO2的吸收速率,其主要原因是_______
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知识点:化学反应原理综合考查化学平衡图像分析化学平衡状态的判断方法化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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SO2、NOx是主要的空气污染源,需经过处理才能排放。回答下列问题:
(1)二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上产生硫酸的主要反应。催化反应的机理是:
第一步:SO2(g)+V2O5(s)=SO3(g)+V2O4(s) ΔH=+akJ•mol-1
第二步:V2O4(s) +O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) ΔH=-bkJ•mol-1
第三步:4VOSO4(s)+O2(g)=2V2O5(s)+4SO3(g) ΔH=-ckJ•mol-1
请写出二氧化硫催化氧化的热化学方程式___________
(2)一定条件下,用Fe2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) ΔH<0.80℃时,在容积恒为1L的密闭容器中投入总物质的量为2mol的气体,按n(CO):n(SO2)为1:1或3:1投料时SO2转化率的变化情况如图。则图中表示n(CO):n(SO2)=1:1的变化曲线为___________(填字母),若曲线bSO2的平衡转化率是42%,用SO2表示30min内的平均反应速率是___________。CO2和SO2的中心原子杂化方式分别为___________

(3)一定温度下,在容积恒为1L的密闭容器中,充入0.3molNO与过量的金属Al,发生的反应存在如下平衡:Al(s)+2NO(gN2(g)+Al2O3(s) ΔH<0.已知在此条件下NO与N2的消耗速率与各自的浓度有如下关系(k1、k2为速率常数):v(NO)=k1•c2(NO),v(N2)=k2•c(N2)。
①在T1温度下,k1=0.004L•mol•min-1,k2=0.002min-1,该温度下反应的平衡常数的值为______
②T2温度下,NO的物质的量随时间的变化如图,其平衡常数的值为___________;温度T1___________T2(填“小于”“等于”或“大于”),判断理由是___________
合成氨工业在国民生产中有重要意义,以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=____。平衡时H2的转化率为____
(2)平衡后,若要提高H2的转化率,可以采取的措施有____
A.加了催化剂B.增大容器体积
C.降低反应体系的温度D.加入一定量N2

(3)若在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
T/℃200300400
KK1K20.5
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1____K2(填“<”、“>”或“=”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____。(填序号字母)。
A.容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1:3:2
B.v(N2)=3v(H2)
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
③400℃时,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为____。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,则该反应的v(N2)____v(N2)(填“<”“>”或“=”)。
(4)反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:

①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,CO的转化率为____
②X轴上a点的数值比b点____(填“大”“小”)。某同学认为图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是_____
用化学反应原理研究氮的氧化物和硫的氧化物有着重要的意义。
(5)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H2
NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H3
则△H3=____(用△H1、△H2表示),如果上述三个反应方程式的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K3=____(用K1、K2表示)。
(6)如图所示,甲是恒容的密闭容器,乙是一个体积可变的充气气囊。保持恒温,关闭K2,分别将2molNO和1molO2通过K1、K3分别充入甲、乙中,发生的反应为2NO(g)+O2(g)2NO2(g)[不考虑2NO2(g)N2O4(g)],起始时甲、乙的体积相同均为aL。

①下列说法正确的是_____

a.甲、乙两容器中气体的颜色均不再发生变化,说明两容器中的反应已达平衡状态
b.甲、乙两容器中NO和O2物质的量浓度比均为2:1时,说明两容器中的反应已达平衡状态
c.甲、乙两容器中平衡常数随时间变化如图(1)所示
d.在其它条件一定时,图(2)中曲线表示反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H>0达平衡时NO的转化率与温度的关系,图上标有A、B、C、D、E点,其中表示未达平衡状态且v>v的点是A或E
②T℃时,甲容器中反应达到平衡时的平衡常数Kp=8×10-2(kPa)-1。若A容器中反应达到平衡时p(NO2)=200kPa,则平衡时NO的转化率为____。(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算所得平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
氮的氧化物(NOx)是大气主要污染物,有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)N2O又称笑气,有轻微的麻醉作用,N2O在一定条件下可分解为N2、O2。回答下列问题:
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5kJ/mol
②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH2=-114.14kJ/mol
③3NO(g)=N2O(g)+NO2(g) ΔH3=-115.52kJ/mol
则反应2NO2(g)=N2(g)+2O2(g) ΔH=_____kJ/mol。
(2)汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10molCO和8molNO发生反应,测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图:

①已知T2>T1,则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),ΔH_____0(填“>”“=”或“<”)。
②该反应达到平衡后,为同时提高反应速率和NO的转化率,可采取的措施有_____(填字母序号)。
a.改用高效催化剂            b.缩小容器的体积        c.增加CO的浓度             d.升高温度
③压强为10MPa、温度为T1下,若反应进行到10min达到平衡状态,压强保持不变,此时容器的体积为4L,则用N2的浓度变化表示的平均反应速率v(N2)=____,该温度下用分压表示的平衡常数Kp=____MPa-1(分压=总压×物质的量分数)。
④在D点,对反应容器升温的同时扩大体积至体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中_____点。
(3)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2,将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中反应,反应相同时间,NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。

问:在50℃~150℃范围内随温度升高,NOx的去除率迅速上升的原因是_____

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