Question

【題目】為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質量。其中，控制空氣中氮氧化物和硫氧化物的含量尤為重要。

(1)煤燃燒產生的煙氣中含有氮的氧化物,用CH4催化還原NO2可消除氮氧化物的污染。已知：

①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -867.0kJ/mol；

②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.8kJ/mol；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0kJ/mol

則CH4催化還原NO的熱化學方程式為_______。

(2)將0.20mol NO和0.10mol CO充入一個溫度恒定、容積恒為2L的密閉容器中發生反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，可實現氮氧化物的轉化，反應過程中部分物質的物質的量變化如圖所示。

①N2在0～9min內的平均反應速率v(N2)＝________mol/(L·min)(保留兩位有效數字)。

②第12min時改變的反應條件可能為________(填字母代號)。

a．充入水蒸氣稀釋反應物 b．加入NO c．加催化劑 d．增大壓強

(3)室溫下，煙氣中的SO2可用某濃度的NaOH溶液吸收得到pH=7的溶液，試計算所得溶液中＝_____(已知:常溫下H2SO3的電離平衡常數Ka1=1.0×10-2，Ka2=6.0×10-8)。

(4)煙氣中的SO2也可用Na2SO3溶液吸收，吸收過程中，pH隨n(SO32-):n(HSO3-)變化關系如下表：

n(SO32-):n(HSO3-)	99：1	1：1	1：99
pH	8.2	7.2	6.2

當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度關系正確的是(選填字母): ___________

a．c(Na＋)=2c(SO32-)＋c(HSO3-)

b．c(Na＋)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H＋)=c(OH-)

c．c(Na＋)+c(H+) =c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)

Answer 1

【答案】CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-977.2KJ·mol-1 1.1×10-3 D 2.2 ab

【解析】

(1)①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -867.0kJ/mol；

②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H= +67.8 kJ/mol；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= +89.0 kJ/mol；

蓋斯定律計算①+②-③×2得到CH4催化還原NO的熱化學方程式。

(2)①圖象分析可知N2 濃度變化為0.01mol·L-1，反應速率v=△c÷△t計算；

②圖象分析判斷12min后反應物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進行，反應是放熱反應，升溫改變符合圖象變化；

②圖象分析可知12min后一氧化氮和一氧化碳濃度降低，氮氣濃度增大，物質的量的變化量比等于方程式的計量數之比，說明平衡正向進行，反應是氣體體積減小的反應，加壓平衡正向進行，符合圖象變化。

(3)利用溶液中存在的電荷守恒分析；

(4)①a、利用物料守恒分析；

b、當n(SO32-)：n(HSO3-)=1：1時，PH為7.2，故當為中性時，n(SO32-)要減少，故c(HSO3-)＞c(SO32-)；

c、電荷守恒為：c(Na＋)+c(H＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，故c錯誤；

故答案為：ab；

(1)①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -867.0kJ/mol；

②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H= +67.8kJ/mol；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= +89.0kJ/mol

蓋斯定律計算①+②-③×2得到CH4催化還原NO的熱化學方程式：

CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -977.2kJ·mol－1

(2)①反應從開始到9min時，圖象分析可知氮氣濃度變化為0.02mol÷2L=0.01mol·L-1，N2在0～9min內的平均反應速率v(N2)＝=1.1×10-3mol·L-1·min-1；

②a．充入水蒸氣稀釋反應物平衡不移動，故a不符；

b．加入NO后濃度應增大，故b不符；

c．加催化劑不影響平衡，故c不符；

d．增大壓強，2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2 (g)，圖象分析可知12min后一氧化氮和一氧化碳濃度降低，氮氣濃度增大，物質的量的變化量比等于方程式的計量數之比，說明平衡正向進行，反應是氣體體積減小的反應，加壓平衡正向進行，符合圖象變化，故d符合；

故選d；

(3)煙氣中的SO2可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，依據溶液中電荷守恒分析，c(Na＋)+c(H＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，c(H＋)=c(OH-)，得到(Na＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，中＝ = +1=2.2；

(4)①a、利用物料守恒可知a正確；

b、當n(SO32-)：n(HSO3-)=1：1時，PH為7.2，故當為中性時，n(SO32-)要減少，故c(HSO3-)＞c(SO32-)，所以b正確；

c、電荷守恒為：c(Na＋)+c(H＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，故c錯誤；

故答案為：ab。