Question

【題目】“霧霾”成為人們越來越關心的環境問題。霧霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物等污染性物質。請回答下列問題：

（1）汽車尾氣是霧霾形成的原因之一。尾氣治理可用汽油中揮發出來的烴類物質（CxHy）催化還原尾氣中的NO氣體，該過程的化學方程式為___________________。

（2）冬季燃煤供暖產生的廢氣也是霧霾的主要來源之一。經研究發現將煤炭在O2/CO2的氣氛下燃燒，能夠降低燃煤時NO的排放，主要反應為：

2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH

已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1

②2CO(g)2C(s)＋O2(g) ΔH2＝＋221 kJ·mol-1

③C(s)＋O2(g)CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1

則ΔH＝_____________。

（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溶液進行電解，其中陰陽膜組合電解裝置如圖一所示，電極材料為石墨。

①a表示_____離子交換膜（填“陰”或“陽”）。A～E分別代表生產中的原料或產品，其中C為硫酸，則A表示_________，E表示___________。

②陽極的電極反應式為___________________________。

　　

（4）SO2經過凈化后與空氣混合進行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發生催化氧化的反應為：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2［其中n(SO2) ∶n(O2)＝2∶1］，測得容器內總壓強與反應時間如圖二所示。

①圖中A點時，SO2的轉化率為____________。

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強的變化曲線如圖所示，則C點的正反應速率vc(正)與A點的逆反應速率vA(逆)的大小關系為vc(正)______vA(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

③圖中B點的壓強平衡常數Kp＝_______________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數）。

Answer 1

【答案】 4CxHy＋(8x+2y) NO=== 4x CO2＋(4x+y) N2＋2y H2O -746.5 kJ·mol-1 陽 NaOH溶液 氫氣 SO32－―2e－＋H2O＝2H+＋SO42－ 45% ＞ 24300 (MPa)－1

【解析】（1）烴類物質（CxHy）催化還原尾氣中的NO氣體，可以得到無毒的氣體氮氣和二氧化碳，即4CxHy＋(8x+2y) NO= 4x CO2＋(4x+y) N2＋2y H2O；（2）已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1，②2CO(g)2C(s)＋O2(g) ΔH2＝＋221 kJ·mol-1，③C(s)＋O2(g)CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1，根據蓋斯定律，由②+③×2-①得到2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g） ΔH =ΔH2×2+ΔH3×2-ΔH1=＋221 kJ·mol-1+2（-393.5kJmol-1）-（+180.5kJmol-1）=-746.5kJmol-1；（3）①左邊連接電源負極是電解池的陰極，陰極反應式為，促進了水的電離，該極附近溶液堿性增強，生成NaOH，A為NaOH溶液，E為H2，a為陽離子交換膜；②陽極發生氧化反應，且生成產物為硫酸，則陽極反應式為：SO32－―2e－＋H2O＝2H+＋SO42－；

（4）①依據化學三行列式計算，設氧氣消耗物質的量為x，

2SO2（g）+O2（g）2SO3(g)

起始量（mol） 2a a 0

變化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol） 2a-2x a-x 2x

圖中A點時，氣體物質的量0.085，則=，x=0.45a，

SO2的轉化率=×100%=45%；

②圖象分析可知， C點是平衡狀態，A點反應未達到平衡狀態，其中C點的正反應速率vC（正）與A點的逆反應速率vA（逆）的大小關系為vC（正）>vA（逆）；③圖中B點，依據化學三段式計算，設氧氣消耗物質的量為y，

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

起始量（mol） 2a a 0

變化量（mol） 2y y 2y

平衡量（mol）2a-2y a-y 2y

B點氣體物質的量為 0.007，則=，y=0.9a，

平衡常數K==24300（MPa）-1。