Question

【題目】硫和氮的氧化物直接排放會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題，請(qǐng)回答下列問題：

Ⅰ．SO2的排放主要來自于煤的燃燒。常用石灰石脫硫，其產(chǎn)物可以做建筑材料。

已知：CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s) ΔH=+178.2kJ/mol

SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) ΔH=－402kJ/mol

2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=－234.2kJ/mol

寫出石灰石脫硫的熱化學(xué)反應(yīng)方程式___________________________。

Ⅱ．在一定溫度下的恒容容器中，反應(yīng)2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)時(shí)間/min	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
c(N2O) /mol·L-1	0.100	0.090	0.080	0.070	0.060	0.050	0.040	0.030	0.020	0.010	0.000

①在0～20min 時(shí)段，反應(yīng)速率υ(N2O)為_____。

②若N2O起始濃度c0為0.150mol·L-1，則反應(yīng)至30min時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率α=____，比較不同起始濃度時(shí)N2O的分解速率：υ(c0=0.150mol·L－1)____υ(c0=0.100 mol·L－1)（填“>、=或<”）

③不同溫度（T）下，N2O分解半衰期隨起始?jí)簭?qiáng)的變化關(guān)系如圖所示（圖中半衰期指任一濃度N2O耗一半時(shí)所需的相應(yīng)時(shí)間），則T1__T2（填“>、=或<”）。當(dāng)溫度為T1、起始?jí)簭?qiáng)為p0，反應(yīng)至t1min時(shí)，體系壓強(qiáng)p=__（用 p0表示）。

Answer 1

【答案】2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ/mol 1.0×10-3mol·L-1·min-1 20.0% = > 1.25p0

【解析】

Ⅰ．根據(jù)蓋斯定律的應(yīng)用作答；

Ⅱ．①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，代入速率公式計(jì)算反應(yīng)速率；

②單位時(shí)間內(nèi)c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無(wú)關(guān)，所以反應(yīng)速率也與起始濃度無(wú)關(guān)；每10min均減小0.01mol/L，若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應(yīng)至30min時(shí)轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01mol/L3=0.03mol/L，代入轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式計(jì)算；

③其他條件相同時(shí)，溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，N2O分解半衰期減小，據(jù)此分析；

列出三段式，根據(jù)半衰期的定義求出t1min時(shí)氣體總物質(zhì)的量，再根據(jù)等溫等容條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，計(jì)算體系壓強(qiáng)。

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

②SO2(g)+CaO(s)=CaSO3(s) △H=-402 kJ·mol－1

③2CaSO3(s)+O2(g )=2CaSO4(s) △H=-234.2 kJ·mol－1

應(yīng)用蓋斯定律，將（①+②）×2+③得到石灰石脫硫的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：2CaCO3(s) + 2SO2(g) + O2(g) =2CaSO4(s) + 2CO2(g) △H=-681.8 kJ·mol－1

故答案為：2CaCO3(s) + 2SO2(g) + O2(g) =2CaSO4(s) + 2CO2(g) △H=-681.8 kJ·mol－1；

Ⅱ．①根據(jù)表格數(shù)據(jù)，在0～20min時(shí)段，反應(yīng)速率υ(N2O)===1.010-3mol·L-1·min-1；

②由表可知，每隔10min，c（N2O）的變化量相等，故單位時(shí)間內(nèi)c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無(wú)關(guān)，每10min均減小0.01mol/L，若N2O起始濃度c0為0.150mol/L ，則反應(yīng)至30min時(shí)轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01mol/L3=0.03mol/L，則N2O的轉(zhuǎn)化率α=100%=20.0%；單位時(shí)間內(nèi)c（N2O）的變化與N2O的起始濃度無(wú)關(guān)，則υ(c0=0.150mol·L－1)=υ(c0=0.100 mol·L－1)，故答案為：20%；=；

③其他條件相同時(shí)，溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快，N2O分解半衰期減小，由圖可知，壓強(qiáng)相同時(shí)，半衰期T2>T1，則溫度T1 >T2；

當(dāng)溫度為T1、起始?jí)簭?qiáng)為p0，設(shè)起始時(shí)N2O物質(zhì)的量為amol，根據(jù)半衰期的定義，則

2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)

起始量（mol） a 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 0.5a 0.5a 0.25a

t1min時(shí)（mol） 0.5a 0.5a 0.25a

t1min時(shí)總物質(zhì)的量為（0.5a+0.5a+0.25a）mol=1.25amol，根據(jù)等溫等容條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，體系壓強(qiáng)p=p0=1.25p0，

故答案為：>；1.25p0；