Question

【題目】NH3、NOx、SO2處理不當易造成環境污染，如果對這些氣體加以利用就可以變廢為寶，既減少了對環境的污染，又解決了部分能源危機問題。

（l）硝酸廠常用催化還原方法處理尾氣。CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2。已知：

①

②

則反應 （1）△H=_______

（2）工業上利用氨氣生產氫氰酸（HCN）的反應為：

①在一定溫度條件下，向2L恒容密閉容器中加入2 mol CH4和2 mol NH3，平衡時NH3體積分數為30%，所用時間為10 min，則該時間段內用CH4的濃度變化表示的反應速率為______ mol·L-l·min-1，該溫度下平衡常數K= ___。若保持溫度不變，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，則此時v正 ___（填“>”“=”或“<”）v逆 。

②其他條件一定，達到平衡時NH3轉化率隨外界條件X變化的關系如圖1所示。X代表 ___（填字母代號）。

A 溫度 B 壓強 C 原料中CH4與NH3的體積比

（3）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3進行電解生產硫酸，其中陰、陽膜組合電解裝置如圖2所示，電極材料為石墨。A--E分別代表生產中的原料或產品，b表示____（填“陰”或“陽”）離子交換膜。陽極的電極反應式為_______

Answer 1

【答案】-958.0kJmol-1 0.025 0.1875(mol/L)2 ＜ B 陰 SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-

【解析】

(1)根據蓋斯定律分析計算；

(2)①根據三段式結合平衡時NH3體積分數為30%計算出反應的氨氣的物質的量，再結合v(CH4)=和K=計算，保持溫度不變，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，根據Qc與K的關系判斷；

②根據圖示，X越大，轉化率越小，平衡逆向移動，結合平衡移動的影響因素分析判斷；

(3) 由得到的Na2SO3進行電解生產硫酸，硫酸根來源于亞硫酸根的放電，該過程發生氧化反應，在陽極發生，據此分析解答。

(1) ①，②，CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2發生的反應為：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)，根據蓋斯定律可知，①-②可得熱化學方程式：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)△H=(-890.3kJmol-1)-(+67.7kJmol-1)=-958.0kJmol-1，故答案為： -958.0kJmol-1；

(2)①設10 min時，反應的氨氣的物質的量為x，

則×100%=30%，解得：x=0.5，因此v(CH4)===0.025 mol·L-l·min-1，該溫度下，K===0.1875(mol/L)2，保持溫度不變，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，此時Qc===0.5208(mol/L)2＞K，平衡逆向移動，則v正 ＜v逆，故答案為：0.025；0.1875(mol/L)2；＜；

②根據圖示，X越大，轉化率越小，平衡逆向移動。該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，轉化率增大，錯誤；增大壓強，平衡逆向移動，轉化率減小，正確；原料中CH4的體積越大，氨氣的轉化率越高，錯誤；與圖象符合的是B，故答案為：B；

(3) 由得到的Na2SO3進行電解生產硫酸，硫酸根來源于亞硫酸根的放電，該過程發生氧化反應，在陽極發生，故b為陰離子交換膜，陽極的電極反應式為SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-，故答案為：陰；SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-。