Question

【題目】氮和硫的化合物在科研、生活及化學工業中具有重要的應用。

（1）已知：SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g) H=－99kJ·mol-1

SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+ NO(g) H=－41.8kJ·mol-1

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=－283kJ·mol-1

請寫出CO和NO2反應生成CO2和NO的熱化學反應方程式_________________,1molCO和1molNO2反應生成CO2和NO的能量反應示意圖中的E2=_______kJ·mol-1

（2）可通過反應2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)來消除鍋爐煙道氣中的有毒氣體,某溫度下向密閉容器中通入一定量的SO2和CO氣體發生反應，5分鐘后達平衡，生成0.5 mol/L的CO2。

①反應開始至平衡時,SO2的平均反應速率v(SO2)=________；

②其他條件不變時，SO2的平衡轉化率隨反應溫度變化如圖，請用簡潔文字解釋原因_________________________________________;

（3）25℃，在0.10 molL1H2S溶液中，溶液pH與c(S2)關系如下表（忽略溶液體積的變化、H2S的揮發）,某溶液含0.020 molL1Mn2+、0.1 molL1H2S，當溶液的pH=5時，

Mn2+開始沉淀，則MnS的溶度積Ksp =________________;

pH	3	5	7	9	11
c(S2-)/ molL1	1.4×1015	1.4×1011	6.8×108	1.3×105	1.3×103

（4）一種脫除廢水中NH4＋ 的電化學裝置如圖所示，請寫出陽極的電極反應方程式：____________, 電解一段時間后陰極周圍溶液的pH_____(填“增大”, “減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】 CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) H=－225.8kJ·mol-1 359.8 0.05mol/(L·min) 正反應為放熱反應，溫度升高平衡逆向移動，故二氧化硫平衡轉化率降低；溫度高于445℃后硫變成氣態，正反應變為吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，故二氧化硫平衡轉化率升高。 Ksp(MnS)=2.8×10－13 Cl－+H2O－2e－=ClO－+2H+ 增大

【解析】（1）本題考查蓋斯定律的應用，目標反應方程式為CO＋NO2=CO2＋NO，①SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)，② SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+ NO(g)，③CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)，②＋③－①得出CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) △H=(－41.8－283＋99)kJ·mol－1=－225.8kJ·mol－1，根據熱化學反應方程式，E2=(134＋225.8)kJ·mol－1=359.8kJ·mol－1；（2）考查化學反應速率的計算、影響化學平衡移動的因素，①生成CO2的濃度為0.5mol·L－1，因此消耗SO2的濃度為0.5/2mol·L－1=0.25 mol·L－1，根據化學反應速率的數學表達式，v(SO2)=0.25/5mol/(L·min)=0.05 mol/(L·min)；②根據圖像，0～445℃，隨著溫度的升高，SO2的轉化率降低，說明正反應是放熱反應，溫度升高平衡逆向移動，故二氧化硫平衡轉化率降低；445℃以后溫度，硫變成氣態，SO2的轉化率隨著溫度的升高而升高，說明正反應變為吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，故二氧化硫平衡轉化率升高；（3）pH=5時，溶液中c(S2－)=1.4×10－11mol·L－1，根據Ksp=c(Mn2＋)×c(S2－)=0.02×1.4×10－11=2.8×10－13；（4）考查電解原理和電極反應式的書寫，根據電解原理，與電源正極相連的電極為陽極，陽極上失去電子，化合價升高，因此陽極電極反應式為Cl－＋H2O－2e－=ClO－＋2H＋；根據電解示意圖，陰極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，生成OH－，溶液的pH增大。