Question

当前煤炭在我国的能源消费中占60%以上，它在给我们提供廉价能源的同时，燃烧生成的SO₂、NO_x等也造成了比较严重的大气污染问题。

(1)向燃煤中加入CaO，煤中硫元素大多数会转化为CaSO₄，故CaO能起到固硫、降低SO₂排放量的作用。

已知：①SO₂(g)+CaO(s)=CaSO₃(s)     △H=-402 kJ·mol^-1

②2CaSO₃(s)+O₂(g)=2CaSO₄(s)      △H =-234.2 kJ·mol^-1

③CaCO₃(s)=CO₂(g) +CaO(s)       △H=+178.2 kJ·mol^-1

则反应2SO₂(g)+O₂(g)+2CaO(s)=2CuSO₄(s)  △H =________kJ·mol^-1。

向燃煤中加入CaCO₃也可起到固硫作用，若固定2molSO₂，相应量的煤在相同条件下燃烧时向环境释放出的热量会减少______________kJ。

(2)活性炭对NO₂有较强的吸附性，二者之间可发生2C(s)+2NO₂(g)N₂(g)+2CO₂(g)  △H，为研究温度、压强等外部因素对该反应的影响，某科研小组向密闭容器中加入2molNO₂和足量的活性炭，进行如下实验探究：

i.固定密闭容器的体积为5 L，测得恒容时不同温度下NO₂的转化率(ɑ)与时间(t)的关系如图1所示：

①该反应的△H_________0填“>”或“<”)，温度为T₂时，反应开始到达到平衡的时间段内v(N₂)=_____________。

②温度为T₁ 时该反应的平衡常数K=________，若保持温度不变，提高NO₂ 转化率的方法是___________。

ⅱ.保持容器中的温度恒定，测得20s时，CO₂的体积分数(φ)与压强(p)的关系如图Ⅱ所示。

③图Ⅱ曲线呈现先增后减的变化趋势，其原因为______________________，压强为p₁时，第20s时容器中c(NO₂)：c(N₂)=_______________。

(3)常温下，用NaOH溶液吸收SO₂既可消除大气的污染，又可获得重要的化工产品，若某吸收液中c(HSO₃^-)：c(SO₃^2-)=1：100，则所得溶被的pH=____________(常温下K₁(H₂SO₃)=1.5×10^-2、K₂(H₂SO₃)=1×10^-7)。

Answer

-1038.2 356.4 < 0.016mol·L-1·s -1 0.27 分离出生成物 b点前反应未达到平衡状态，压强增大，反应速率加快，CO2含量升高；b点后反应处于平衡状态，压强越大，越不利于反应向右进行 2：1 9

【解析】（1）考查热化学反应方程式的计算，根据目标方程式，①×2＋②得出2SO2(g)＋O2(g)＋2CaO(s)=2CuSO4(s) △H=(－402×2－234.2)kJ·mol－1=－1038.2kJ·mol－1；固定2molSO2，需要消耗2molCaO，因此需分解2CaCO3，少向环境释放的热量为2×178.2kJ=356.4kJ；（2）考查勒夏特列原理、化学反应速率的计算、化学平衡的计算，①根据图1，T1显达到平衡，说明T1>T2，根据勒夏特列原理，升高温度，NO2的转化率降低，即升高温度向逆反应方向进行，△H<0；T2时，NO2的转化率为0.8，即达到平衡消耗的NO2的物质的量为2×0.8mol=1.6mol，根据化学反应速率的数学表达式v(NO2)=1.6/(5×10)mol/(L·s)=0.032mol/(L·s)，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(N2)=v(NO2)/2=0.032/2mol/(L·s)=0.016mol/(L·s)；②2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)

起始： 2 0 0

变化： 1.2 0.6 1.2

平衡： 0.8 0.6 1.2

根据化学平衡常数的定义：K==0.27；提高NO2的转化率，可以采取分离出生成物，降低压强等方法；③b点前反应未达到平衡状态，压强增大，反应速率加快，CO2含量升高；b点后反应处于平衡状态，压强越大，越不利于反应向右进行；由方程式可知，当CO2的体积分数为40%时，N2占20%，NO2占40%，因此c(NO2):c(N2)=2:1；（3），解得c(H＋)=10－9mol·L－1，即pH=9。