Question

【題目】(1)SO2 的排放主要來自于煤的燃燒，工業上常用氨水吸收法處理尾氣中的 SO2。已知吸收過程中相關反應的熱化學方程式如下：

①SO2(g)+NH3·H2O(aq)=NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ/mol；

②NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH2=b kJ/mol；

③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ/mol。

則反應 2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的 ΔH=____kJ/mol。

(2)SO2是形成酸雨的主要污染物，燃煤脫硫原理為 2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)。向 10L 恒溫恒容密閉容器中加入 3mol CaO，并通入 2mol SO2 和 lmol O2 發生上述反應，2min時達平衡，此時 CaSO4 為1.8mol。02min 內，用 SO2 表示的該反應的速率v(SO2)=____，其他條件保持不變，若上述反應在恒壓條件下進行，達到平衡時 SO2 的轉化率____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(3)NO 的排放主要來自于汽車尾氣，凈化原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=746.8kJ/mol。實驗測得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v 逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k 正、k 逆為速率常數，只與溫度有關)。

①達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數____(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍數。

②若在 1L 的密閉容器中充入 1molCO 和 1mol NO，在一定溫度下達到平衡時，CO 的轉化率為 40%，則k正︰k逆=____。

(4)以連二硫酸根(S2O42-)為媒介，使用間接電化學法也可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖所示：

①陰極區的電極反應式為____。

②NO 吸收轉化后的主要產物為 NH4+，若通電時電路中轉移了 0.3mol e－，則此通電過程中理論上吸收的 NO 在標準狀況下的體積為____mL。

(5)欲用 5L Na2CO3 溶液將 23.3g BaSO4 固體全都轉化為 BaCO3，則所用的 Na2CO3 溶液的物質的量濃度至少為____。[已知：常溫下K(BaSO4)=1×107、K(BaCO3)=2.5×106]。(忽略溶液體積的變化)

Answer 1

【答案】2a+2b+c 0.09mol/(L·min) 增大 ﹤ 2SO32-+4H++2e- =S2O42-+2H2O 1344 0.52mol/L

【解析】

(1)根據蓋斯定律解答；

(2)根據化學反應速率的數學表達式計算反應速率；向正反應方向進行，氣體物質的量減小，維持恒壓不變，SO2的轉化率比恒容時增大；

(3)①正反應為放熱反應，升高溫度平衡向左移動，則正反應速率增大的倍數小于逆反應速率增大的倍數，據此解答；

②當反應達到平衡時，故，平衡時，，據此解答；

(4)①陰極區發生還原反應，從圖中找出陰極反應物，寫它發生還原反應的電極反應式；

②NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，寫出關系式，按電子數守恒，求出一氧化氮在標準狀況下體積；

(5) n(BaSO4)==0.1mol，將0.1mol硫酸鋇溶解于5L溶液中，設至少需要物質的量濃度為xmol/L的Na2CO3溶液，當BaSO4完全溶解后，所得5L溶液中c(SO42-)=0.02mol/L，此時溶液中c(CO32-)=(x-0.02)mol/L，由BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可知，此反應的化學平衡常數。

(1)根據蓋斯定律，熱化學方程式①×2+②×2+③得：，故該反應的，故答案為：2a+2b+c；

(2)生成CaSO4物質的量為1.8mol的同時消耗SO2的物質的量為1.8mol，根據化學反應速率的數學表達式，v(SO2)=1.8/(10×2)mol/(L·min)=0.09 mol/(L·min)；向正反應方向進行，氣體物質的量減小，維持恒壓不變，SO2的轉化率比恒容時增大，故答案為：0.09mol/(L·min)；增大；

(3)①正反應為放熱反應，升高溫度平衡向左移動，則正反應速率增大的倍數小于逆反應速率增大的倍數，濃度不變，故增大的倍數小于增大的倍數，故答案為：；

②當反應達到平衡時，故，平衡時，，則，故答案為：；

(4) ①由圖可知，陰極區通入液體主要含SO32-，流出主要含S2O42-，所以陰極區電極反應式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O，故答案為：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；

②NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，若通電一段時間后陰極區n(SO32-)減少了0.3mol，此過程轉移0.3mole；由于NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，NO～NH4+～5e，若電路中轉移轉移0.3mole，消耗NO0.06mol，標準狀況下體積為V(NO)=0.06mol×22.4L/mol=1.344L=1344mL，故答案為：1344；

(5)設至少需要物質的量濃度為x的溶液，當完全溶解后，所得5L溶液中，此時溶液中，由可知，此反應的化學平衡常數，解得，故答案為：。