Question

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

（1）目前我國已對許多大型燃煤發電廠進行“脫硝（使NOx轉化為N2）”工藝改造，這有利于氮元素在自然界中實現良性循環，“脫硝”涉及到的部分反應如下：

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中最重要的一個反應: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a的濃度與時間的關系如圖1所示。

①物質a是___________，前3 min內用H2O表示的平均反應速率v(H2O)＝____________。

②若最初通入的O2物質的量為3.3mol，則該溫度下反應的平衡常數的值為________。

③下列各項數據中能表明該反應已達到化學平衡狀態的是_________（填選項字母）。

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法可直接將其轉化為硫酸，轉化原理如圖2所示，則負極上的電極反應式為____________________________，質子的移動方向為____________________（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物質的濃度減少，說明a為反應物，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H2O表示的平均反應速率為v(H2O)= =0.20mol/(Lmin)；故答案為：NH3；0.20mol/(Lmin)；

②若最初通入的O2物質的量為3.3mol，則該溫度下反應的平衡常數的值為________。

由圖可知反應在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： 0.750.60.9

c平：0.20.9 0.60.9

則K==72.9；故答案為：72.9；

③a. 根據方程式，NH3與NO的生成速率相等，說明正逆反應速率相等，能夠說明達到化學平衡狀態，正確；b.容器的體積不變，混合氣體的質量不變，混合氣體的密度始終保持不變，不能說明達到化學平衡狀態，錯誤；c. △H 與反應的進行程度無關，不能說明達到化學平衡狀態，錯誤；d.該反應屬于氣體的物質的量發生變化的反應，隨著反應的進行，容器中氣體的壓強逐漸增大，當容器的總壓強保持不變，說明達到化學平衡狀態，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)負極上二氧化硫失電子和水反應生成硫酸根離子和氫離子，電極反應式為SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，中子帶正電荷，移動方向與電子相反，移動方向為自左向右，故答案為：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；自左向右。