Question

【題目】近幾年我國大面積發(fā)生霧霾天氣，其主要原因是SO2、NOx、揮發(fā)性有機(jī)物等發(fā)生二次轉(zhuǎn)化，研究碳、氮、硫及其化合物的轉(zhuǎn)化對于環(huán)境的改善有重大意義。

（1）在一定條件下，CH4可與NOx反應(yīng)除去NOx，已知有下列熱化學(xué)方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0 kJ·mol-1

則CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝_____；

（2）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，其中陰陽膜組合電解裝置如圖一所示，電極材料為石墨。

① b表示_____離子交換膜(填“陰”或“陽”)。A—E分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品。其中C為硫酸，則A表示______________。

②陽極的電極反應(yīng)式為______________________________________。

（3）SO2經(jīng)過凈化后與空氣混合進(jìn)行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發(fā)生催化氧化的反應(yīng)為： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2〔其中n(SO2):n(O2)=1:1〕，測得容器內(nèi)總壓強(qiáng)與反應(yīng)時(shí)間如圖二所示。

①圖中A點(diǎn)時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為________。

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時(shí)壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示，則C點(diǎn)的正反應(yīng)速率v0(正)與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA(逆)的大小關(guān)系為vA(逆)_____ v0(正) (填“>” “<”或“ = ”)。

Answer 1

【答案】 －875.3 陰 NaOH溶液 SO32--2e-+H2O=2H++SO42- 60% ＜

【解析】分析：(1).根據(jù)蓋斯定律，①－②－③×2得所求熱化學(xué)方程式的△H；(2). ①.從C為硫酸可知，b為陰離子交換膜、a為陽離子交換膜，在陰極區(qū)應(yīng)為水放電生成氫氣和氫氧根離子，則A為氫氧化鈉、E為氫氣；②.陽極為亞硫酸根離子放電生成硫酸根離子；(3). ①.利用三段式法，依據(jù)圖中A點(diǎn)時(shí)氣體壓強(qiáng)為0.085，根據(jù)開始和A點(diǎn)時(shí)氣體壓強(qiáng)之比列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=×100%；②.先拐先平溫度高，溫度越高反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡所需時(shí)間短。

詳解：(1).已知①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0 kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律，①－②－③×2得CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝－875.3 kJ·mol-1，故答案為：－875.3；

(2). ①.從C為硫酸可知，硫酸根離子來自于亞硫酸根離子放電，故b為陰離子交換膜、a為陽離子交換膜，在陰極區(qū)應(yīng)為水放電生成氫氣和氫氧根離子，則A為氫氧化鈉，E為氫氣，故答案為：陰；NaOH溶液；

②.陽極為亞硫酸根離子放電生成硫酸根離子，電極反應(yīng)式為SO32--2e-+H2O=2H++SO42-，故答案為：SO32--2e-+H2O=2H++SO42-；

(3). ①.設(shè)起始時(shí)氧氣的物質(zhì)的量為amol，A點(diǎn)時(shí)氧氣消耗xmol，根據(jù)三段式法有：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始量(mol) a a 0

轉(zhuǎn)化量(mol) 2x x 2x

A點(diǎn)量(mol) a-2x a-x 2x

圖中A點(diǎn)時(shí)，氣體的總壓強(qiáng)為0.085，則 = ，解得x=0.3a，則SO2的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%，故答案為：60%；

②.根據(jù)圖象可知，先拐先平溫度高，則T1＜T2，C點(diǎn)是平衡狀態(tài)，A點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，因溫度越高反應(yīng)速率越快，則C點(diǎn)的正反應(yīng)速率v0(正)與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA(逆)的大小關(guān)系為vA(逆)＜v0(正)，故答案為：＜。