Question

【題目】近幾年我國大面積發生霧霾天氣，其主要原因是SO2、NOx，揮發性有機物等發生二次轉化，研究碳、氮、硫及其化合物的轉化對于環境的改善有重大意義。

（1）在一定條件下，CH4可與NOx反應除去NOx，已知有下列熱化學方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H＝-890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)△H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l)△H＝-41.0 kJ·mol-1

則CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)△H＝_____kJ·mol-1；

(2)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。

① a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_______。

②陽極的電極反應式為____________________。

(3)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v0(正)與A點的逆反應速率vA(逆)的大小關系為v0(正)_____vA(逆) (填“>"、“<”或“ = ”)。

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

(4)為了清除NO、NO2、N2O4對大氣的污染，常采用氫氧化鈉溶液進行吸收處理。現有由a mol NO、b molNO2、c molN2O4組成的混合氣體恰好被VL氫氧化鈉溶液吸收（無氣體剩余），則此氫氧化鈉溶液的物質的量濃度最小為______________。

Answer 1

【答案】 -875.3 陽 NaOH溶液 SO32--2e-+H2O=2H++SO42- 45% > 24300（MPa）-1 mol·L-1

【解析】(1)①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H＝-890.3 kJ·mol-1，②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)△H＝+67.0 kJ·mol-1，③H2O(g)＝H2O(l)△H＝-41.0 kJ·mol-1，根據蓋斯定律，將①-②-③×2得：CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g)△H＝(-890.3 kJ·mol-1)-(+67.0 kJ·mol-1)-(-41.0 kJ·mol-1)×2=-875.3kJ·mol-1，故答案為：-875.3；

(2) ①從C為硫酸可知，硫酸根來源于亞硫酸根放電．故b為陰離子交換膜，a為陽離子交換膜，在陰極區應為水放電生成氫氣和氫氧根離子，故A為氫氧化鈉，E為氫氣，故答案為：陽；NaOH溶液；

②陽極應為亞硫酸根放電生成硫酸根，反應的離子方程式為SO32--2e-+H2O=2H++SO42-，故答案為：SO32--2e-+H2O=2H++SO42- ；

(3) ①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-2xa-x2x

圖中A點時，氣體物質的量0.085，則=，x=0.45a

SO2的轉化率=×100%=45%，故答案為：45%；

②圖象分析可知，先拐先平溫度高則T1＜T2，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v0(正)與A點的逆反應速率vA(逆)的大小關系為v0(正)＞vA(逆)， 故答案為：＞；

③設圖中B點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，故答案為：24300(MPa)-1；

(4)反應生成物有NaNO3、NaNO2，由化學式可知n(Na)=n(N)，根據原子守恒可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol，故此氫氧化鈉溶液的物質的量濃度最小為=molL-1，故答案為： molL-1。