Question

【題目】環境治理依然是當今的熱點問題。研究相關問題具有重要意義。回答下列問題：

（1）2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步：

①2NO(g)N2O2(g) 快 ΔH1<0

②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) 慢 ΔH2<0

反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的H=__(用含H1和H2的式子表示)。反應①的活化能E1與反應②的活化能E2的大小關系為E1__E2(填“>”、“<”或“=”)。

（2）工業上常利用CH4來吸收CO2生成CO和H2，再用H2和CO合成甲醇。如在恒容密閉容器中通入物質的量濃度均為1.0mol·L-1的CH4與CO2，在一定條件下僅發生反應：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，測得CH4的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖1所示：

則：①該反應的ΔH___(填“<”“=”或“>”)0。

②壓強p1、p2、p3、p4由大到小的關系為___。判斷的理由是______。壓強為p4時，在b點：v(正)___(填“<”“=”或“>”)v(逆)。

③對于氣相反應，用某組分(B)的平衡壓強p(B)代替物質的量濃度c(B)也可表示平衡常數(記作Kp)，當p4=0.36MPa，則a點的平衡常數Kp=___(保留3位有效數字，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

（3）燃煤煙氣中硫的回收反應為2CO(g)＋SO2(g)=2CO2(g)＋S(l)。在其他條件相同、催化劑不同時，硫的回收反應中SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖2所示。260℃時，____ (填“La2O3”NiO”或“TiO2”)的催化效率最高。La2O3和NiO作催化劑均可能使SO2的轉化率達到很高，不考慮價格因素，選擇La2O3的主要優點是__。

（4）該小組用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后電解該溶液制得了硫酸。原理如圖3，寫出開始電解時陽極的電極反應式__。

Answer 1

【答案】ΔH1 + ΔH2 ＜ ＞ P4＞P3＞P2＞P1 該反應的正反應為氣體分子數增大的反應，溫度不變時，降低壓強，平衡向正反應方向移動，甲烷的平衡轉化率增大 ＞ 1.64 TiO2 La2O3在相對較低溫度對催化效率更高或其他合理表述 HSO3－ + 2e－ + H2O= SO42 + 3H+

【解析】

⑴利用蓋斯定律，將第一個反應與第二個反應相加即得目標反應；反應①快，反應②慢，說明反應②需要克服的化學能較高。

⑵①根據圖示，壓強不變時，升高溫度，甲烷的平衡轉化率增大，說明平衡時向正反應方向移動，根據升溫時平衡向吸熱反應方向移動；②該反應的正反應為氣體分子數增大的反應，溫度不變時，降低壓強，平衡向正反應方向移動，甲烷的平衡轉化率增大；壓強為P4時，b點為達到平衡時，反應正向進行；③由用平衡濃度表示的平衡常數類推可知，先求出P4時a點甲烷的平衡轉化率為80%，再求各物質物質的量濃度，再求出壓強平衡常數。

⑶由圖2可知，260℃時，TiO2做催化劑時，SO2的轉化率最高，在340℃時，La2O3催化下SO2的轉化率接近90%然后維持在較高水平，同期NiO和TiO2催化下的SO2的轉化率較低。

⑷由圖可知，陽極實現了HSO3－向SO42的轉化過程。

⑴利用蓋斯定律，將第一個反應與第二個反應相加即得目標反應，因此H=ΔH1 + ΔH2，反應①快，反應②慢，說明反應速率決定于反應②，也說明反應②需要克服的化學能較高，故E1＜E2；故答案為：ΔH1 + ΔH2；＜。

⑵①根據圖示，壓強不變時，升高溫度，甲烷的平衡轉化率增大，說明平衡時向正反應方向移動，根據升溫時平衡向吸熱反應方向移動可知，正反應為吸熱反應，ΔH＞0；故答案為：＞。

②該反應的正反應為氣體分子數增大的反應，溫度不變時，降低壓強，平衡向正反應方向移動，甲烷的平衡轉化率增大，故P4＞P3＞P2＞P1，壓強為P4時，b點為達到平衡時，反應正向進行，故υ(正) ＞υ(逆)；故答案為：P4＞P3＞P2＞P1；該反應的正反應為氣體分子數增大的反應，溫度不變時，降低壓強，平衡向正反應方向移動，甲烷的平衡轉化率增大；＞。

③由用平衡濃度表示的平衡常數類推可知，用平衡壓強表示的壓強常數，P4時a點甲烷的平衡轉化率為80%，則平衡時c(CH4) = c(CO2) =0.2 mol·L1，c(CO) = c(H2) =1.6 mol·L1，；故答案為：1.64。

⑶由圖2可知，260℃時，TiO2做催化劑時，SO2的轉化率最高，故TiO2的催化效率最高，隨著溫度升高，SO2的轉化率逐漸升高，但增加程度不一樣，在340℃時，La2O3催化下SO2的轉化率接近90%然后維持在較高水平，同期NiO和TiO2催化下的SO2的轉化率較低，到420℃時，NiO催化下SO2的轉化率與La2O3相同，此時TiO2的依然較低，綜上理想的反應條件為340℃，選用La2O3做催化劑；故答案為：TiO2；La2O3在相對較低溫度對催化效率更高或其他合理表述。

⑷由圖可知，陽極實現了HSO3－向SO42的轉化過程，其電極反應式為HSO3－ + 2e－ + H2O= SO42 + 3H+；故答案為：HSO3－ + 2e－ + H2O= SO42 + 3H+。