Question

8．研究發(fā)現，NO_x和SO₂是霧霾的主要成分．
（一）NO_x主要來源于汽車尾氣．
已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.50kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H=-566.00kJ•mol^-1
（1）為了減輕大氣污染，人們提出在汽車尾氣排氣管口采用催化劑將NO和CO轉化成無污染氣體參與大氣循環(huán)．寫出該反應的熱化學方程式2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.50 kJ•mol^-1．
   （2）T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應
過程（0-15min）中NO的物質的量隨時間變化如圖1所示．
①T℃時該化學反應的平衡常數K=5（mol/L）^-1；平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，平衡將向右移動．（填“向左”、“向右”或“不”）

②圖中a、b分別表示在一定溫度下，使用質量相同但表面積不同的催化劑時，達到平衡過程中n（NO）的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是b．（填“a”或“b”）
③15min時，若改變外界反應條件，導致n（NO）發(fā)生如圖所示的變化，則改變的條件可能是增加CO的物質的量濃度或增大壓強．
（二）SO₂主要來源于煤的燃燒．燃煤煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關鍵．
（3）用純堿溶液吸收SO₂可將其轉化為HSO₃．該反應的離子方程式是H₂O+2SO₂+CO₃^2-═2HSO₃^-+CO₂↑．
（4）圖2電解裝置可將霧霾中的NO、SO₂分別轉化為NH₄⁺和SO₄^2-．
①寫出物質A的化學式H₂SO₄，陽極的電極反應式是SO₂+2H₂O-2 e^-═SO₄^2-+4H⁺．
②該電解反應的化學方程式為5SO₂+2NO+8H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$（NH₄）₂SO₄+4H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.50kJ•mol^-1①
2CO（g）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-566.00kJ•mol^-1②
根據蓋斯定律：②-①得到：2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）據此計算；
（2）①起始時，NO為4mol，平衡時NO為0.2mol，根據方程式求出平衡時CO、CO₂、N₂的濃度，根據平衡常數表達式計算；根據Qc與k的相對大小分析；
②催化劑表面積較大，反應速率快，達到平衡所用時間短；
③由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動；
（3）碳酸鈉溶液與SO₂反應生成亞硫酸氫鈉和二氧化碳；
（4）電解裝罝可將霧霾中的NO、SO₂分別轉化為NH₄⁺和SO₄^2-，則電解方程式為5SO₂+2NO+8H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$（NH₄）₂SO₄+4H₂SO₄，根據電解方程式結合電解原理分析．

解答 解：（1）已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.50kJ•mol^-1①
2CO（g）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-566.00kJ•mol^-1②
根據蓋斯定律：②-①得到：2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.50 kJ•mol^-1；
故答案為：2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.50 kJ•mol^-1；
（2）①起始時，NO為0.4mol，平衡時NO為0.2mol，
            2NO（g）+2CO（g）$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂（g）+N₂
起始物質的量：0.4mol  0.4mol         0        0
轉化的物質量：0.2mol  0.2mol         0.2mol   0.1mol
平衡物質的量：0.2mol  0.2mol         0.2mol    0.1mol
則平衡時的濃度：c（NO）=0.1mol/L，c（CO）=0.1mol/L，c（CO₂）=0.1mol/L，c（N₂）=0.05mol/L，
k=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{1}^{2}×0.05}{0．{1}^{2}×0．{1}^{2}}$=5（mol/L）^-1；
平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N₂各0.8mol，則c（CO）=0.5mol/L，c（N₂）=0.45mol/L，
Qc=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0．{1}^{2}×0.45}{0．{1}^{2}×0．{5}^{2}}$=1.8＜k，則平衡將向右移動；
故答案為：5（mol/L）^-1；向右；
②催化劑表面積較大，反應速率快，達到平衡所用時間短，由圖可知，b曲線代表的條件下反應速率快，所以b的催化劑的表面積大；
故答案為：b；
③由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動，所以改變的條件為增加CO的物質的量濃度或增大壓強；
故答案為：增加CO的物質的量濃度或增大壓強；
（3）碳酸鈉溶液與SO₂反應生成亞硫酸氫鈉和二氧化碳，其反應的離子方程式為：H₂O+2SO₂+CO₃^2-═2HSO₃^-+CO₂↑；
故答案為：H₂O+2SO₂+CO₃^2-═2HSO₃^-+CO₂↑；
（4）電解裝罝可將霧霾中的NO、SO₂分別轉化為NH₄⁺和SO₄^2-，則電解方程式為5SO₂+2NO+8H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$（NH₄）₂SO₄+4H₂SO₄，
①由電解方程式可知，物質A為硫酸，其的化學式H₂SO₄； 電解時，陽極上二氧化硫失電子生成硫酸根離子，則陽極的電極反應式是SO₂+2H₂O-2 e^-═SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：H₂SO₄；SO₂+2H₂O-2 e^-═SO₄^2-+4H⁺；
②電解時NO、SO₂分別轉化為NH₄⁺和SO₄^2-，結合原子守恒可知電解方程式為：5SO₂+2NO+8H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$（NH₄）₂SO₄+4H₂SO₄，
故答案為：5SO₂+2NO+8H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$（NH₄）₂SO₄+4H₂SO₄．

點評 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應用、化學平衡移動和平衡常數的計算、電解原理的應用，題目難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力和計算能力，注意把握三段式在化學平衡計算中的應用．