Question

【題目】治理SO2、CO、NOx污染是化學工作者研究的重要課題。

Ⅰ．軟錳礦(MnO2)、菱錳礦(MnCO3)吸收燒結煙氣中的SO2制取硫酸錳。pH值對SO2吸收率的影響如圖所示。在吸收過程中，氧氣溶解在礦漿中將 H2SO3氧化成硫酸。

（1）SO2的吸收率在pH＝_____效果最佳，MnO2所起的作用是_______，菱錳礦作為調控劑與硫酸反應， 確保pH的穩(wěn)定，該反應的化學方程式為___________。

Ⅱ．瀝青混凝土可作為2CO(g)+O2(g)2CO2(g)反應的催化劑。圖表示在相同的恒容密閉容器、相同起始濃度、相同反應時間段下，使用同質量的不同瀝青混凝土(α型、β型)催化時，CO的轉化率與溫度的關系。

（2）CO轉化反應的平衡常數K(a)____K(c)(填“>”“<”或“＝”，下同)，在均未達到平衡狀態(tài)時，同溫下β型瀝青混凝土中CO轉化速率___α型，e點轉化率出現突變的原因可能是______。

Ⅲ．N2H4是一種具有強還原性的物質。燃燒過程中釋放的能量如下：(已知a>b)

① N2H4(g)＋2O2(g) == NO2(g)＋1/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1

② N2H4(g)＋2O2(g) == 2NO(g)＋2H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1

（3）已知反應活化能越低，反應速率越大。假設某溫度下，反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，則下列反應過程能量變化示意圖正確的是______。

（4）試寫出NO(g)分解生成N2(g)和NO2(g)的熱化學方程式為_____________。

Ⅳ．某含鈷催化劑可以催化消除柴油車尾氣中的碳煙(C)和NOx。不同溫度下，將模擬尾氣（成分如下表所示）以相同的流速通過該催化劑，測得所有產物（CO2、N2、N2O）與NO的相關數據結果如下圖所示。

模擬尾氣	氣體(10mol)			碳煙
	NO	O2	He
物質的量(mol)	0.025	0.5	9.475	n

（5）375℃時，測得排出的氣體中含0.45 molO2和0.0525mol CO2，則Y的化學式為_____。實驗過程中不采用NO2的模擬NOx原因是_________。

Answer 1

【答案】3 氧化劑 MnCO3＋H2SO4== MnSO4＋CO2↑＋H2O > > 溫度升高后催化劑失去活性 a 2NO(g)===1/2N2(g)＋NO2(g) ΔH＝(a－b) kJ·mol－1 N2O 因常溫下有2NO2N2O4會導致一定的分析誤差

【解析】

本題主要考察了氧化還原反應原理，熱反應方程式書寫，催化劑性質和化學平衡常數與轉化率性質。

（1）由題可知，SO2的吸收率在pH＝3時效果最佳；軟錳礦(MnO2)吸收SO2制取硫酸錳MnO2，二氧化硫發(fā)生氧化反應，故MnO2所起的作用是氧化劑，菱錳礦與硫酸反應，確保pH的穩(wěn)定，該反應的化學方程式為. MnCO3＋H2SO4== MnSO4＋CO2↑＋H2O；

（2）由圖可知，溫度升高，CO轉化率減小，反應逆向移動，故a溫度低于c，K(a)>K(c)；可逆反應達到平衡時，轉化率最大，故圖中b、c點到達平衡，在均未達到平衡狀態(tài)時，同溫下β型瀝青混凝土中CO轉化速率大于α型；反應過程存在催化劑，故e點轉化率出現突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性；

（3）已知反應活化能越低，反應速率越大。假設某溫度下，反應Ⅰ的速率(v1)大于反應Ⅱ的速率(v2)，則反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ的活化能，且0>a>b則示意圖正確的是a；

（4）根據蓋斯定律，反應①-反應②：2NO(g)===1/2N2(g)＋NO2(g) ΔH＝(a－b) kJ·mol－1；

（5）模擬尾氣中NO的物質的量是0.025mol，而圖中參與反應生成的X和Y的NO的物質的量是0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，模擬尾氣中的氧氣物質的量是0.5mol，測得排出的氣體中含有0.45mol的氧氣，說明實際參與反應的氧氣的物質的量為0.05mol，同時測得0.0525mol二氧化碳。根據氧守恒可知，N2O的物質的量是0.05×2+0.06-0.0525×2=0.001mol，根據氮守恒可知，N2的物質的量是0.003-0.001=0.002mol，所以16%對應的是氮氣，8%對應的是N2O，故Y是N2O；

（6）實驗過程中不采用NO2的模擬NOx原因是存在雙聚平衡2NO2N2O4，所以無純的二氧化氮。