Question

【題目】研究發(fā)現(xiàn)，NOx和SO2是霧霾的主要成分。

Ⅰ. NOx主要來源于汽車尾氣，可以利用化學(xué)方法將二者轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)。

已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH＝－564 kJ·mol－1

（1）2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝_________，該反應(yīng)在_______下能自發(fā)進(jìn)行(填寫：高溫或低溫或任意溫度)

（2）T℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2 L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應(yīng)過程(0～15 min)中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如上圖所示。

①已知：平衡時(shí)氣體的分壓＝氣體的體積分?jǐn)?shù)×體系的總壓強(qiáng)，T℃時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)體系的總壓強(qiáng)為p=20MPa，則T℃時(shí)該反應(yīng)的壓力平衡常數(shù)Kp＝_______；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡將_____(填“向左”、“向右”或“不”)移動(dòng)。

②15 min時(shí)，若改變外界反應(yīng)條件，導(dǎo)致n(NO)發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是_____(填序號)

A.增大CO濃度 B.升溫 C.減小容器體積 D.加入催化劑

Ⅱ. SO2主要來源于煤的燃燒。燃燒煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關(guān)鍵。

已知：亞硫酸：Ka1=2.0×10-2 Ka2=6.0×10-7

（3）請通過計(jì)算證明，NaHSO3溶液顯酸性的原因：______________________________

（4）如上方圖示的電解裝置，可將霧霾中的NO、SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應(yīng)式為____________________；若通入的NO體積為4.48L(標(biāo)況下)，則另外一個(gè)電極通入的SO2質(zhì)量至少為________g。

Answer 1

【答案】 －744 kJ·mol－1 低溫 0.0875(MPa)-1(或7/80(MPa)-1) 不 AC HSO3-的水解常數(shù)K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7(HSO3-的電離常數(shù))，所以顯酸性 6H＋＋NO＋5e－===NH＋H2O 32

【解析】（1）本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，②2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)，②－①得出：△H=(－564－180)kJ·mol－1=－744kJ·mol－1；△H<0，根據(jù)反應(yīng)方程式，△S<0，根據(jù)△G=△H－T△S，當(dāng)溫度處于低溫下，能夠自發(fā)進(jìn)行；（2）考查化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、勒夏特列原理，①2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)

起始： 0.4 0.4 0 0

變化： 0.2 0.2 0.2 0.1

平衡： 0.2 0.2 0.2 0.1，各組分的體積分?jǐn)?shù)分別是：2/7、2/7、2/7、1/7，Kp==0.0875；根據(jù)①的分析，化學(xué)平衡常數(shù)K=0.05，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此時(shí)的濃度商為仍為0.05，因此平衡不移動(dòng)；②15min時(shí)，改變某一因素，NO的物質(zhì)的量減少，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，A、增大CO的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的物質(zhì)的量減小，故A正確；B、正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的物質(zhì)的量增大，故B錯(cuò)誤；C、減小容器的體積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO物質(zhì)的量減小，故C正確；D、加入催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；（3）考查電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù)、水的離子積的關(guān)系，HSO3-的水解常數(shù)K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7，電離平衡常數(shù)大于水解平衡常數(shù)，說明溶液顯酸性；（4）考查電極反應(yīng)式的書寫、電化學(xué)計(jì)算，根據(jù)電解裝置，NO和SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨，說明NO轉(zhuǎn)化成NH4＋，即NO在陰極上發(fā)生NO＋6H＋＋5e－=NH4＋＋H2O；陽極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42－，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，因此有2NO～10e－～5SO2，求出SO2的質(zhì)量為4.48×5×64/(2×22.4)g=32g。