Question

【題目】臭氧(O3)主要分布在大氣層的平流層中，能夠吸收紫外線，被稱為地球的保護(hù)傘�；卮鹣铝袉栴}：

(1)NOx對臭氧層的破壞作用極大，已知：①NO+O3=NO2+O2 K1；NO2+O2=NO+O3； K2；③O2+O=O3 K3，反應(yīng)2O3=3O2的平衡常數(shù)K=_______ (用K1、K2、K3表示)，寫出一種保護(hù)臭氧層的措施:__________。

(2)用臭氧氧化煙氣中的SO2的主要反應(yīng)為SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g) △H，已知①2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) △H1=-198kJ/mol，②2O3(g)=3O2(g) △H2=+284.2kJ/mol

①上述反應(yīng)中△H= ____kJmol-1。

②一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中加入2molO3和2molSO2發(fā)生上述反應(yīng)，5min后達(dá)到平衡，測得容器中含有0.4molL-1SO3，此時SO2的轉(zhuǎn)化率為_______，欲提高O3的利用率可采取的措施有_______(填字母)。

a.適當(dāng)增大壓強 b.升高溫度 c.使用優(yōu)質(zhì)催化劑 d.及時分離出SO3

(3)工業(yè)上用CaSO3懸濁液吸收上述轉(zhuǎn)化生成的SO3可制備石膏。已知：298K時Ksp(CaSO4)=9.0×10－6，Ksp(CaSO3)=1.5×10－7，向1LCaSO3懸濁液中加入Na2SO4，若有0.1molCaSO3參與反應(yīng)，則需加入_______molNa2SO4。

，

(4)工業(yè)上可采用惰性電極電極電解稀硫酸的方法制備O3，反應(yīng)裝置如上圖所示，電源的a極為_____極，通入O2的電極反應(yīng)式為_______。

Answer 1

【答案】 減少氮氧化物的排放或減少氟氯烴的使用等 -241.1 40% d 6.1 負(fù)極 O2＋4e－＋4H＋=2H2O

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，可知反應(yīng)①＋②－③可得目標(biāo)反應(yīng)2O3=3O2，則化學(xué)方程式相加減，化學(xué)平衡向乘數(shù)，2O3=3O2的平衡常數(shù)；O3在NOx的作用下會發(fā)生分解生成氧氣，保護(hù)臭氧層，可以減少NOx的排放，或者減少氟氯烴的使用等；

(1)①根據(jù)蓋斯定律，(反應(yīng)①－反應(yīng)②)可得目標(biāo)反應(yīng)SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g)，則△H=(－198－284.2)kJ·mol－1=－241.1kJ·mol－1；

②達(dá)到平衡后，容器中SO3的濃度為0.4mol·L－1，則生成SO3的物質(zhì)的量n=0.4mol·L－1×2L=0.8mol，根據(jù)化學(xué)方程式，生成0.8molSO3需要消耗0.8molSO2，則SO2的轉(zhuǎn)化率；

欲提高O3的利用率，a．適當(dāng)增大壓強，該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，增大壓強平衡不移動，O3的利用率不變，a不符合題意；b．升高溫度，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，O3的轉(zhuǎn)化率降低，b不符合題意；c．使用優(yōu)質(zhì)催化劑，催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，但是不影響平衡移動，O3的利用率不變，c不符合題意；d．及時分離SO3，促進(jìn)平衡正向移動，O3的利用率增大，d符合題意；答案選d；

(3)根據(jù)題意，CaSO3懸濁液中加入Na2SO4，發(fā)生反應(yīng)，CaSO3(s)＋SO42－(aq)=CaSO4(s)＋SO32－(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，0.1molCaSO3參與反應(yīng)，生成CaSO4的物質(zhì)的量為0.1mol，則沉淀消耗Na2SO4的物質(zhì)的量為0.1mol；溶液中含有的SO32－的物質(zhì)的量為0.1mol，其物質(zhì)的量濃度，根據(jù)平衡常數(shù)可知，，則溶液中的c(SO42－)=6mol·L－1。為了維持溶液中的c(SO42－)=6mol·L－1，需要消耗Na2SO4的物質(zhì)的量n=6mol·L－1×1L=6mol，則總共消耗Na2SO4的物質(zhì)的量為0.1mol＋6mol=6.1mol；

(4)根據(jù)圖示，利用電解法制取O3，H＋由右側(cè)經(jīng)質(zhì)子交換膜向左側(cè)移動；在電解池中，陽離子向陰極移動，則左側(cè)為陰極區(qū)，a為電源的負(fù)極。在酸性電解質(zhì)溶液中，O2得到電子生成H2O，則電解方程式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。