Question

【題目】“廢氣”的綜合處理與應(yīng)用技術(shù)是科研人員的重要研究課題,CO、SO2、NO2是重要的大氣污染氣體。

（1）處理后的CO是制取新型能源二甲醚(CH3OCH3)的原料。

已知①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ/mol

③CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) ΔH3=+23.5 kJ/mol

則反應(yīng)2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=________.

（2）已知973 K時,SO: 與NO2 反應(yīng)生成SO,和NO,將混合氣體經(jīng)冷凝分離出的SO,可用于制備硫酸。

①973 K時,測得:

NO2(g)NO(g)+ 1/2O2(g) K1=0.018;

SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g) K2=20;

則反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的K3=________

②973K時,向容積為2 L的密閉容器中充人SO2、NO2 各0.2mol。平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為________。

③恒壓下,SO2的分壓PSO2隨溫度的變化如圖所示:

當(dāng)溫度升高時,SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的化學(xué)平衡常數(shù)_____(填“增大”或“減小”)， 判斷理由 是_________.

（3）用納米鐵可去除污水中的NO3-。

①納米鐵粉與水中NO3-反應(yīng)的離子方程式為4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究發(fā)現(xiàn),若PH偏低將會導(dǎo)致NO3-的去除率下降,其原因是___________.

②相同條件下,納米鐵粉去除不同水樣中的NO3-的速率有較大差異。

下表中Ⅰ和Ⅱ產(chǎn)生差異的原因可能是____;Ⅱ中0~20min,用NO3-表示的平均反應(yīng)速率為____mol·L-l·min-1。

反應(yīng)時間/min		0	10	20	30	40
Ⅰ	c(NO3-)/10-4 mol/L	8	3.2	1.6	0.8	0.64
Ⅱ	c(NO3-)/10-4 mol/L (含少量Cu2+)	8	0.48	0.32	0.32	0.32

（4）用NaOH溶液吸收SO2可得NaHSO3溶液,對NaHSO3溶液中各離子濃度的關(guān)系，下列分析不合理的是___。(已知常溫下K1(H2SO3)=1.5×10-2，,K2(H2SO3)=1.02×10-7)

A.[Na+]+[H+]=[HSO3-]+2[SO32-]+[OH-]

B.[Na+]=[HSO3-]+[SO32-]+[H2SO3]

C.[Na+]>[SO32-]>[HSO3-]>[OH-]>[H+]

D.[H+]+[SO32-]=[OH-]+[H2SO3]

Answer 1

【答案】 －203.5 kJmol-1 0.36 37.5% 減小 溫度升高時，-lg()減小，則增大，化學(xué)平衡向逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小 H+與Fe粉反應(yīng)生成H2 Fe與置換出的Cu構(gòu)成原電池，加快NO3-的去除速率 3.84×10-5 C D

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律：①×2+ ②×2-③，得到2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=－203.5 kJmol-1 ；正確答案：－203.5 kJmol-1。

(2)NO2(g)NO(g)+ 1/2O2(g) K1=0.018，K1=c(NO) c1/2(O2)/ c(NO2)，SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g) K2=20；K2= c(SO3)/ c(SO2) c1/2(O2)，SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的K3= c(SO3) c(NO) / c(NO2) c(SO2)；K1×K2= K3，所以K3=0.018×20=0.36,正確答案：0.36。

②設(shè)SO2的變化濃度為xmol/L，反應(yīng)開始時 c(SO2)=0.1mol/L, c(NO2)=0.1 mol/L,

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始濃度 0.1 0.1 0 0

變化濃度 x x x x

平衡濃度 0.1-x 0.1-x x x

根據(jù)973K時, K3=0.36= x2/ (0.1-x)2,解之可得：x=3/8,所以平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為3/8÷0.1×100%=37.5%；正確答案：37.5%。

③從圖像可以分析出，當(dāng)溫度升高時，-lg()減小，則增大，化學(xué)平衡向逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小，正確答案：減小 ； 溫度升高時，-lg()減小，則增大，化學(xué)平衡向逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小。

（3）①若PH偏低，則會發(fā)生H+與Fe粉反應(yīng)生成H2等副反應(yīng)，導(dǎo)致NO3-的去除率下降，正確答案：H+與Fe粉反應(yīng)生成H2 。

②觀察兩種水樣的區(qū)別可知，水樣Ⅱ中含有一定量，而其去除速率明顯快于水樣Ⅰ，故可推測或催化納米鐵粉去除的反應(yīng)，也可能是析出的與納米鐵粉形成原電池，對反應(yīng)起到了促進(jìn)作用；0~20min，用NO3-表示的平均反應(yīng)速率為（8-0.32）×10-4 /20=3.84×10-5 mol·L-l·min-1；正確答案：Fe與置換出的Cu構(gòu)成原電池，加快NO3-的去除速率； 3.84×10-5 。

（4）[Na+]+[H+]=[HSO3-]+2[SO32-]+[OH-]，符合電荷守恒規(guī)律：A正確；[Na+]=[HSO3-]+[SO32-]+[H2SO3]，符合硫原子的量守恒規(guī)律，B正確；亞硫酸氫鈉溶液電離過程大于水解過程，溶液顯酸性，所以[H+] >[OH-]，C錯誤；NaHSO3溶液中的質(zhì)子守恒為[H+]+ [H2SO3]=[OH-]+[SO32-]，D錯誤；正確選項CD。