Question

【題目】嚴重的霧霾天氣，給人們的出行及身體造成了極大的危害，研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的形成及處理具有重要意義。

(1)500℃時，在催化劑存在條件下，分別將2molSO2和1molO2置于恒壓容器甲和恒容容器乙中(兩容器起始容積相同)，充分反應，二者均達到平衡后:

①兩容器中SO2的轉(zhuǎn)化率關(guān)系是甲_____乙(填“>”、“<”或“=”)。

②在容器乙中，反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉(zhuǎn)化率提高的是____(填字母)。

a.溫度和容器體積不變，充入1.0molHe b.溫度和容器體積不變，充入1.0molO2

c.在其他條件不變時，充入1molSO3 d.在其他條件不變時，改用高效催化劑

(2)利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2。

①在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液可作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應的離子方程式是_______________。

②吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32-):n(HSO3-)變化關(guān)系如下表:

n(SO32-):n(HSO3-)	91:9	1:1	9:91
pH	8.2	7.2	6.2

由上表判斷，NaHSO3溶液顯_____性(填“酸”、“堿”或“中”)，用化學平衡原理解釋:________。

(3)用CH4催化劑還原NO2可以消除氮氧化的污染，例如:

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol

若用標準狀況下4.48CH4還原NO2至N2，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為_____(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)，放出的熱量為_______kJ。

(4)工業(yè)上合成氨所需氫氣的制備過程中，其中的一步反應為：CO(g)+H2O(g)====CO2(g)+H2(g) △H<0。一定條件下，將CO(g)與H2O(g)以體積比為1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時測得CO(g)與H2O(g)體積比為1:6.則平衡常數(shù)K=______(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

Answer 1

【答案】 > b 2OH-+SO2=SO32-+HO2 酸性 HSO3-存在HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-，HSO3-的電離程度大于水解程度 1.60NA(或1.6NA) 173.4 2.67

【解析】試題分析：本題考查化學平衡常數(shù)的計算，外界條件對化學平衡的影響，反應熱的計算，弱酸酸式鹽溶液酸堿性的判斷。

（1）①SO2發(fā)生催化氧化反應的方程式為2SO2+O22SO3，該反應的正反應為氣體分子數(shù)減小的反應，甲為恒壓容器，建立平衡過程中容器的體積減小，甲相當于在乙達平衡后增大壓強，增大壓強平衡向正反應方向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率增大，兩容器中SO2的轉(zhuǎn)化率：甲乙。

② a項，溫度和容器體積不變，充入1.0molHe，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不發(fā)生移動，SO2的轉(zhuǎn)化率不變；b項，溫度和容器體積不變，充入1.0molO2，增大O2的濃度，平衡向正反應方向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率增大；c項，在其他條件不變時，充入lmolSO3，增大SO3濃度，平衡向逆反應方向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率減小；d項，在其他條件不變時，改用高效催化劑，平衡不發(fā)生移動，SO2的轉(zhuǎn)化率不變；能使SO2轉(zhuǎn)化率提高的是b，答案選b。

（2）①SO2屬于酸性氧化物，與NaOH反應生成Na2SO3和H2O，反應的化學方程式為SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，離子方程式為SO2+2OH-=SO32-+H2O。

②NaHSO3溶液中S元素主要以HSO3-形式存在，HSO3-微弱發(fā)生電離，n（HSO3-）：n（SO32-）1:1，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，NaHSO3溶液呈酸性。原因是：在NaHSO3溶液中既存在HSO3-的電離平衡HSO3-H++SO32-，又存在HSO3-的水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-，且HSO3-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性。

（3）將反應編號：

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H=-574kJ·mo1-1（①式）

CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H=-1160kJ·mol-1（②式）

應用蓋斯定律，將（①式+②式）2得，CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）ΔH=（-574kJ/mol-1160kJ/mol）2=-867kJ/mol，CH4還原NO2至N2的熱化學方程式為：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）ΔH=-867kJ/mol，在該反應中C元素的化合價由CH4中的-4價升至CO2中的+4價，消耗1molCH4轉(zhuǎn)移8mol電子，n（CH4）==0.2mol，標準狀況下4.48LCH4反應轉(zhuǎn)移1.6mol電子，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1.6NA。放出的熱量為867kJ/mol0.2mol=173.4kJ。

（4）用三段式，設(shè)CO（g）、H2O（g）起始物質(zhì)的量濃度依次為amol/L、2amol/L，從起始到平衡過程中轉(zhuǎn)化CO物質(zhì)的量濃度為xmol/L

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

c（起始）（mol/L） a 2a 0 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） x x x x

c（平衡）（mol/L） a-x 2a-x x x

（a-x）：（2a-x）=1：6，x=0.8a，平衡時CO、H2O（g）、CO2、H2物質(zhì)的量濃度依次為0.2amol/L、1.2amol/L、0.8amol/L、0.8amol/L，平衡常數(shù)K==2.67。