Question

NOx、SO₂是主要的大氣污染物，科學處理這些污染物對改善人們的生存環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義．
（1）利用甲烷催化還原氮氧化物．已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1
則CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：
NO

ClO2

反應Ⅰ

NO₂

Na2SO3水溶液

反應Ⅱ

N₂
寫出反應Ⅱ的化學方程式

 

；已知反應I的化學方程式為2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+HCl，若反應I中轉移0.5mol電子，則反應Ⅱ中可生成N₂的體積為

 

L（標準狀況下）．
（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=9的Na₂SO₃溶液，吸收過程中水的電離平衡

 

移動（填“向左”、“向右”或“不”）；試計算溶液中

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

=

 

．
（常溫下H₂SO₃的電離常數(shù)：K_a1=1.0×10^-2mol?L^-1，K_a2=6.0×10^-8mol?L^-1）
（4）利用Fe₂（SO₄）₃溶液也可處理SO₂廢氣，其流程如圖所示．

①簡述用Fe₂（SO₄）₃晶體配制溶液A的方法

 

．
②假設反應過程中溶液的體積不變，A、C兩溶液的pH大小關系為：pH_A

 

pH_C．（填“＞”、“=”或“＜”）．
③設計實驗驗證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，簡述實驗的操作、現(xiàn)象和結論

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,制備實驗方案的設計

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，結合氧化還原反應的規(guī)律回答判斷；根據(jù)反應Ⅰ和Ⅱ方程式找到轉移電子數(shù)與生成氮氣之間的量的關系據(jù)此解答；
（3）堿電離產(chǎn)生氫氧根離子抑制水的電離，可水解的鹽促進水的電離；依據(jù)K_a2=

[H+][SO32-]

[HSO3-]

，得溶液中

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

=

Ka2

C(H+)

以此解答；
（4）①配制硫酸鐵溶液，要防止鐵離子的水解，需要加入適量稀硫酸．
②依據(jù)三價鐵離子與二氧化硫反應氧化還原反應生成的產(chǎn)物判斷；
③驗證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，只需驗證是否存在三價鐵離子，檢驗三價鐵離子通常用硫氰酸鉀溶液，現(xiàn)象出現(xiàn)紅色，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1
利用蓋斯定律，由  ②×2-①得：CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=）△H=-1160kJ?mol^-1，
故答案為：-1160；
（2）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會發(fā)生氧化還原反應：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；
結合化學反應2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl可知，反應I中轉移電子數(shù)與反應二中生成的氮氣的物質(zhì)的量的關系為：轉移5mol電子～NO₂～0.5molN₂，所以若反應I中轉移0.5mol電子，則反應Ⅱ中可生成N₂的物質(zhì)的量為0.5mol，標況下體積為=0.5mol×22.4mol/L=1.12L，
故答案為；2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；1.12；
（3）氫氧化鈉是堿電離產(chǎn)生的氫氧根離子抑制水的電離，吸收二氧化硫后，消耗氫氧根離子，堿性減弱，同時生成亞硫酸鈉，是強堿弱酸鹽，能夠水解，對水的電離起促進的作用，所以吸收二氧化硫過程中水的電離平衡向右移動；
PH=9的溶液中C（H⁺）=10^-9mol/L，依據(jù)K_a2=

[H+][SO32-]

[HSO3-]

得：溶液中

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

=

Ka2

C(H+)

=

6.0×10-8mol?L-1

10-9mol/L

=60，
故答案為：向右；60；
（4）①在配制硫酸鐵溶液時，需要加入稀硫酸防止鐵離子的水解，所以配制方法為：將稱量的晶體置于燒杯中，加入一定濃度的硫酸溶液中，在加蒸餾水稀釋到所需濃度；
②硫酸鐵與二氧化硫發(fā)生反應：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4 H⁺ 反應生成了硫酸，所以溶液酸性增強，pH值減小，所以pH_A＞pH_C，
故答案為：＞；
③溶液中能與二氧化硫反應的是三價鐵離子，驗證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，只需驗證是否存在三價鐵離子，選用試劑硫氰酸鉀溶液，實驗的操作、現(xiàn)象和結論：將稱量的晶體置于燒杯中，加入一定濃度的硫酸溶液中，再加蒸餾水稀釋到所需濃度，
故答案為：將稱量的晶體置于燒杯中，加入一定濃度的硫酸溶液中，再加蒸餾水稀釋到所需濃度．

點評：本題考查了蓋斯定律求反應熱的應用，氧化還原反應方程式書寫及計算，弱電解質(zhì)電離平衡的影響因素，電離常數(shù)的應用，離子的檢驗，涉及考點都是高考熱門考點，題目綜合性強，難度較大，側重培養(yǎng)學生熟練運用所學知識分析問題，解決問題的能力．