Question

17．請(qǐng)按要求回答如下有關(guān)大氣污染處理的相關(guān)問題．
（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)常會(huì)產(chǎn)生NO₂，其中主要反應(yīng)的能量變化如圖1所示：
（1）①寫出N₂和O₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=-120kJ•mol^-1，．
②常溫下NH₃可與NO₂直接反應(yīng)實(shí)現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化．寫出用此法治理n（NO）：n（NO₂）=1：1時(shí)反應(yīng)（可逆）的化學(xué)方程式；已知該反應(yīng)△H＜0，寫出既能加快反應(yīng)速率又能提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率的措施之一：其他條件不變，增大氨氣的濃度．
（2）利用I₂O₅消除CO污染的反應(yīng)為：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）；不同溫度下，向裝有足量I₂O₅固體的2L恒容恒溫密閉容器中通入2molCO，測(cè)得CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間t變化曲線如圖2所示：
①T₁溫度下，0.5min內(nèi)CO₂的平均速率為0.8mol•L^-1•min^-1．
T₂溫度下，化學(xué)平衡常數(shù)K=1024．
②a點(diǎn)時(shí)，向容器中再?zèng)_入2molCO，再次達(dá)到平衡后，φ（CO₂）不變（填“增大”、“減小”或“不變”
（3）利用I₂消除SO₂污染的工業(yè)流程如圖：
①反應(yīng)器中反應(yīng)的離子方程式：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-．
②用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析，使用膜反應(yīng)器及時(shí)分離出H₂的目的是：碘化氫分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物氫氣，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，且生成更多的碘，有利于循環(huán)使用．．

Answer 1

分析 （1）①氮?dú)馀c氧氣高溫下反應(yīng)生成一氧化氮，該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和；
②依據(jù)題意n（NO）：n（NO₂）=1：1與氨氣反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，依�?jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒配平方程式；依據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡移動(dòng)的影響解答；
（2）①根據(jù)CO起始量和0.5min末時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)（即物質(zhì)量分?jǐn)?shù)），列式計(jì)算即可求出從反應(yīng)開始至0.5min末時(shí)的反應(yīng)速率為v（CO₂）；根據(jù)a點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）求出CO和CO₂的平衡濃度進(jìn)而求出T₂時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K；
②在定溫、定容條件下，對(duì)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效．兩平衡中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等對(duì)應(yīng)相等；
（3）①二氧化硫與碘在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和碘化氫；
②碘化氫分解為可逆反應(yīng)，依據(jù)濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響解答．

解答 解：（1）①氮?dú)馀c氧氣高溫下反應(yīng)生成一氧化氮，該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=1140kJ/mol-1260kJ/mol=-120kJ/mol，熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=-120 kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=-120 kJ•mol^-1；
②依據(jù)題意n（NO）：n（NO₂）=1：1與氨氣反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，依�?jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒，反應(yīng)的方程式：2NH₃+NO₂+NO?2N₂+3H₂O；增大反應(yīng)物濃度可以提高反應(yīng)速率，其他條件不變，增大氨氣的濃度，2NH₃+NO₂+NO?2N₂+3H₂O平衡正向，移動(dòng)二氧化氮、一氧化氮轉(zhuǎn)化率提高；
故答案為：2NH₃+NO₂+NO?2N₂+3H₂O；其他條件不變，增大氨氣的濃度；
（2）①0.5min時(shí)：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol          2                                 0
轉(zhuǎn)化量/mol         x                                  x
a點(diǎn)量/mol          2-x                                 x
根據(jù)a點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）=$\frac{x}{2}$=0.40，得x=0.8mol，則從反應(yīng)開始至a點(diǎn)時(shí)的反應(yīng)速率為v（CO₂）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{0.5min}$=0.8mol•L^-1•min^-1；
T₂時(shí)：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    2                                 0
轉(zhuǎn)化量/mol    y                                y
b點(diǎn)量/mol    2-y                                y
根據(jù)a點(diǎn)時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)φ（CO₂）=$\frac{y}{2}$=0.80，
得y=1.6mol，c（CO）=0.2mol•L^-1，c（CO₂）=0.8mol•L^-1
T₁時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$=$\frac{0.8{\;}^{5}}{0.2{\;}^{5}}$=1024，
故答案為：0.8mol•L^-1•min^-1；1024；
②在定溫、定容條件下，5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）反應(yīng)前后氣體系數(shù)和相等，向容器中再?zèng)_入2molCO，則與原平衡狀態(tài)建立等比等效，兩平衡中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)相同，所以二氧化碳體積分?jǐn)?shù)不變；
故答案為：不變；
（3）①二氧化硫與碘在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和碘化氫，反應(yīng)的離子方程式：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-；
故答案為：I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2I^-+SO₄^2-；
②碘化氫分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物氫氣，相當(dāng)于降低生成物濃度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，生成的碘的物質(zhì)的量增大，有利于循環(huán)使用；
故答案為：碘化氫分解為可逆反應(yīng)，及時(shí)分離出產(chǎn)物氫氣，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，且生成更多的碘，有利于循環(huán)使用．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合題，考查了化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)原理，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，把握化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算以及平衡移動(dòng)的影響是解題關(guān)鍵，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，題目難度較大．