燃煤烟气中含有大量SO2和NO,某科研小组研究SO2和NO的吸收方法。回答下列问题:(1)已知SO2(g)+O...
问题详情:
燃煤烟气中含有大量SO2和NO,某科研小组研究SO2和NO的吸收方法。
回答下列问题:
(1)已知SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)
ΔH1=-241.6 kJ· mol-1
NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)
ΔH2=-199.8 kJ· mol-1
则反应SO3(g)+NO(g)SO2(g)+NO2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
(2)在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入1 mol NO和1 mol O3发生反应NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),2 min时达到平衡状态。
①若测得2 min内v(NO)=0.21 mol· L-1· min-1,则平衡时NO的转化率α1=________;若其他条件保持不变,在恒压条件下进行,则平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“=”)。
②保持温度不变,向2 min后的平衡体系中再加入0.3 mol NO2和0.04 mol NO,此时平衡将向________(填“正”或“逆”)方向移动。
③该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示,反应在ttt5时刻均达到平衡状态。tt6时刻都只改变了某一个条件,则t2时刻改变的条件是________,t6时刻改变的条件是________,t4时刻改变条件后v正________v逆(填“>”“<”或“=”)。
(3)处理烟气中SO2也可采用碱液吸收法。已知25 ℃时,K(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7;Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。
第1步:用过量的浓氨水吸收SO2,并在空气中氧化;
第2步:加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH+SOCaSO4↓+2NH3·H2O。
①25 ℃时,0.1 mol·L-1(NH4)2SO3溶液呈________(填“**”“碱*”或“中*”)。
②计算第2步反应的平衡常数K=________________________(列出计算式即可)。
【回答】
* (1)+41.8
(2)①84% = ②逆 ③升高温度(或增大生成物的浓度) 使用催化剂(或增大压强) >
(3)①碱* ②
解析 (1)已知①SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)ΔH1=-241.6 kJ· mol-1
②NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH2=-199.8 kJ· mol-1
②-①得,反应SO3(g)+NO(g)SO2(g)+NO2(g) ΔH=-199.8 kJ· mol-1+241.6 kJ· mol-1=+41.8 kJ· mol-1。
(2)① NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)
起始(mol) 1 1 0 0
转化(mol) x x x x
平衡(mol) 1-x 1-x x x
v(NO)=÷2 min=0.21 mol·L-1· min-1,所以x=0.84 mol,则平衡时NO的转化率α1=0.84 mol÷1 mol×100%=84%;NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应,若其他条件保持不变,在恒压条件下进行,平衡不移动,则平衡时NO的转化率α2=α1。
② NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)
: 0.16 0.16 0.84 0.84
保持温度不变,向2 min后的平衡体系中再加入0.3 mol NO2和0.04 mol NO,根据平衡常数与浓度商的关系可知,平衡应该向逆反应方向移动。
③t2时刻v逆增大,改变的条件是升高温度或增大生成物的浓度;t6时刻平衡不移动,NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应,故改变的条件是使用催化剂或增大压强;由图像可知,t4时刻v逆减小,则v正>v逆。
(3)①由题可知25 ℃时,K(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7,因为H2SO3的Ka2=1.0×10-7比NH3·H2O的K(NH3·H2O)=1.8×10-5小,所以SO水解程度比NH的水解程度大,故25 ℃时,0.1 mol·L-1(NH4)2SO3溶液呈碱*。
②第2步:加入石灰水,发生反应Ca2++2OH-+2NH+SOCaSO4↓+2NH3·H2O,由于Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)·c(SO)=7.1×10-5,K(NH3·H2O)==1.8×10-5,把它们带入表达式,平衡常数
K=
=
=。
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:填空题
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