Question

【題目】工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的SO2、NOx等，是形成霧霾的重要因素。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧。

（1）NOx和SO2在空氣中存在下列平衡：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。SO2通常在NO2的存在下，進一步被氧化生成SO3(g)。寫出NO2和SO2反應生成NO(g)和SO3(g)的熱化學方程式為________。

（2）提高2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反應中SO2的轉化率，是減少SO2排放的有效措施。

①溫度為T℃時，在2 L的密閉容器中加入2.0 mol 和1.0 mol O2發(fā)生反應，達到平衡時容器內氣體壓強變?yōu)槠鹗紩r的。該反應的平衡常數為_____。

②在①中條件下，反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉化率提高的是_____。

A．在其他條件不變時，減少容器的體積

B．在其他條件不變時，改用高效催化劑

C．在其他條件不變時，升高體系溫度

D．1.0mol溫度和容器體積不變，充入1.0 mol氦氣

E．溫度和容器體積不變，充入1.0 mol O2

（3）利用如圖所示的電解裝置，可將霧霾中的NO、SO2轉化為硫酸銨，從而實現(xiàn)廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應式為______；若通入的NO體積為4.48 L(標況下)，則理論上另一電極通入SO2的物質的量應為_______。

Answer 1

【答案】NO2(g)+SO2(g)＝NO(g)+SO2(g) ΔH＝41.8 kJ/mol 1620 L·mol–1 AE NO + 6H+ + 5e＝NH4+ +H2O 0.5 mol

【解析】

(1)和反應的化學方程式為2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1 ，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1.根據蓋斯定律計算反應熱；

(2)①在相同體積及溫度下，壓強之比等于物質的量之比，結合三行式計算平衡時各物質的物質的量，代入平衡常數求算公式求解；

②依據勒夏特列原理分析各個條件下平衡移動的方向進而分析轉化率的變化。

(3) 根據電解裝置分析，通入NO的電極連接外電路負極，則該電極為電解池陰極， 電解池陰極發(fā)生還原反應，NO轉化為 NH4+，H+參與電極反應，據此寫出電極反應式，根據電子轉移守恒計算。

(1)和反應的化學方程式為2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1 ，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1.根據蓋斯定律(②-①)÷2計算反應NO2(g)+SO2(g)＝NO(g)+SO2(g) ΔH＝41.8 kJ/mol 故答案為NO2(g)+SO2(g)＝NO(g)+SO2(g) ΔH＝41.8 kJ/mol；

(2)①則1L密閉容器在5min內各物質濃度發(fā)生的變化如下：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始物質的量(mol) 2 1

變化物質的量(mol) 2x x 2x

平衡物質的量(mol) 2-2x 1-x 2x

由達到平衡時容器內氣體壓強變?yōu)槠鹗紩r的，在一定溫度和體積下壓強之比等于物質的量之比可知=，故可知該反應達平衡時各物質的物質的量分別為：0.2mol,0.1 mol,1.8 mol，故該反應的平衡常數為1620 L·mol–1故答案為: 1620 L·mol–1；

②A．在其他條件不變時，減少容器的體積，相當于增大壓強，平衡正向移動，的轉化率提高；

B．在其他條件不變時，改用高效催化劑，平衡不移動，轉化率不變；

C．該反應為放熱反應，升高體系溫度，平衡向吸熱方向即逆向移動，故 轉化率降低；

D．溫度和容器體積不變，充入1.0 mol氮氣，平衡不移動，的轉化率不變；

E．溫度和容器體積不變，充入1.0molO2，平衡正向移動，的轉化率提高；

故選AE。

(3)根據電解裝置，NO和SO2轉化為硫酸銨，說明NO轉化成NH4+，即NO在陰極上發(fā)生 ，陽極反應式為，根據得失電子數目守恒，因此有2NO~10e-~5SO2，求出SO2的物質的量為0.5mol， 故答案為 ，，0.5mol；