I.硫和氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题,请回答下列问题:(14分)
(1)下列环境问题主要由硫氧化物和氮氧化物的排放引发的是_______________。
A.全球变暖 B.酸雨 C.水体富营养化(水华) D.白色污染
(2)SO2的排放主要来自于煤的燃烧。常用石灰石脱硫,其产物可以做建筑材料。
已知:CaCO3(s)==CO2(g)+CaO(s) △H=+178.2kJ/mol
SO2(g)+CaO(s)==CaSO3(s) △H=-402kJ/mol
2CaSO3(s)+O2(g )==2CaSO4(s) △H=-234.2kJ/mol
写出石灰石脱硫的热化学反应方程式_________________________________。
Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2 和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-64.2kJ/mol
(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间(min) 浓度(mol·L-1) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0. 58 | 0. 40 | 0. 40 | 0. 48 | 0. 48 |
N2 | 0 | 0. 21 | 0.30 | 0. 30 | 0. 36 | 0. 36 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=_____,当升高反应温度,该反应的平衡常数K____________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是_________(填字母)。
a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO
c.适当缩小容器的体积 d.加入合适的催化剂
(4)某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C 和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图
请从动力学角度分析,1050 kPa 前,反应b 中NO2转化率随着压强增大而增大的原因____________;在1100 kPa时,NO2的体积分数为_________________________。
(5)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___________(计算表达式表示);已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)× 体积分数。
【答案】 (1). B (2). 2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) △H=-681.8kJ/mol (3). 0.042mol/(L·min) (4). 减小 (5). bc (6). 1050kPa前反应未达平衡状态,随着压强增大,反应速率加快,NO转化率提高 (7). 50% (8). Pa或Pa
化学反应速率:
1.定义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。
2.表示方法:在容积不变的反应器中,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。即:
3.单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1等。
4.注意:
(1)化学反应速率是指一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率;通常前一段时间的平均反应速率要快于后一段时间的平均反应速率,反应速率均取正值,即v>0。
(2)在一定温度下,固体和纯液体物质单位体积的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此在表示化学反应速率时,不代入固体或纯液体物质的浓度。浓度是指气体或溶液的浓度。
(3)同一个化学反应在相同的条件下、在同一段时间内,用不同物质表示反应速率时,数值可能相同也可能不同,但表达的意义都相同,即反应的快慢程度是一样的。
(4)在同一反应巾用不同的物质来表示反应速率时,其数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比.
如化学反应: , ,所以
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