Question

【題目】空氣質(zhì)量的好壞與空氣中氮、硫氧化物的含量有著重要的關(guān)聯(lián)，控制氮、硫氧化物的排放有利于改善空氣質(zhì)量。

（1）目前我國已對許多大型燃煤發(fā)電廠進(jìn)行“脫硝（使NOx轉(zhuǎn)化為N2）”工藝改造，這有利于氮元素在自然界中實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，“脫硝”涉及到的部分反應(yīng)如下：

①4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) △H1=－1776kJ·mol－1；

②8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(g) △H2；

又知：③N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H3=+180kJ·mol－1；

④2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H4=－114kJ·mol－1

則△H2＝__________。

（2）氨的催化氧化是硝酸工業(yè)中最重要的一個反應(yīng):4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=－905kJ·mol－1；一定溫度下，向2L某恒容密閉容器充入一定量的NH3、O2，測得NO與某種物質(zhì)a的濃度與時間的關(guān)系如圖1所示。

①物質(zhì)a是___________，前3 min內(nèi)用H2O表示的平均反應(yīng)速率v(H2O)＝____________。

②若最初通入的O2物質(zhì)的量為3.3mol，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為________。

③下列各項(xiàng)數(shù)據(jù)中能表明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_________（填選項(xiàng)字母）。

a. NH3與NO的生成速率相等 b.混合氣體的密度保持不變

c. △H 保持不變 d.容器的總壓強(qiáng)保持不變

（3）將NO2、NO混合氣體用堿吸收可得到重要的化工產(chǎn)品NaNO2，已知常溫下K(HNO2)=5×10-4，則5mol/L的NaNO2溶液的pH=________。

（4）消除SO2污染的方法之一是利用電化學(xué)法可直接將其轉(zhuǎn)化為硫酸，轉(zhuǎn)化原理如圖2所示，則負(fù)極上的電極反應(yīng)式為____________________________，質(zhì)子的移動方向?yàn)?/span>____________________（填“自左向右”或“自右向左”）。

Answer 1

【答案】 -2670kJ/mol NH3 0.2mol/(L.min) 72.9 ad 9 SO2 - 2e-+2H2O=SO42-+4H+ 自左向右

【解析】(1)①4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) △H1=－1776kJ·mol－1；③N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H3=+180kJ·mol－1；④2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H4=－114kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律，將①×2+③×3-④×3得：8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(g) △H2=(－1776kJ·mol－1)×2+(+180kJ·mol－1)×3-(－114kJ·mol－1)×3=-2670kJ/mol，故答案為：-2670kJ/mol；

(2)①a物質(zhì)的濃度減少，說明a為反應(yīng)物，由圖可知，前10min，△c(NO)：△c(a)=0.6：0.6=1：1，則a為氨氣；前3min氨生成NO0.4mol/L，則生成的H2O為0.6mol/L，則前3min內(nèi)H2O表示的平均反應(yīng)速率為v(H2O)= =0.20mol/(Lmin)；故答案為：NH3；0.20mol/(Lmin)；

②若最初通入的O2物質(zhì)的量為3.3mol，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為________。

由圖可知反應(yīng)在10min平衡，向2L某恒容器密閉容器中充入3.3molO2，則起始是氧氣的濃度為1.65mol/L，

4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)

c始： 1.650 0

c轉(zhuǎn)： 0.750.60.9

c平：0.20.9 0.60.9

則K==72.9；故答案為：72.9；

③a. 根據(jù)方程式，NH3與NO的生成速率相等，說明正逆反應(yīng)速率相等，能夠說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；b.容器的體積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，混合氣體的密度始終保持不變，不能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，錯誤；c. △H 與反應(yīng)的進(jìn)行程度無關(guān)，不能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，錯誤；d.該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器中氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，當(dāng)容器的總壓強(qiáng)保持不變，說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；故選ad；

(3)已知常溫下K(HNO2)=5×10-4，則Kh(NO2-)===0.2×10-10，因此Kh(NO2-)=0.2×10-10=≈，解得c(OH-)=1×10-5，c(H+)=1×10-9，pH=9，故答案為：9；

(4)負(fù)極上二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，中子帶正電荷，移動方向與電子相反，移動方向?yàn)樽宰笙蛴?/span>，故答案為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；自左向右。