研究发现NOx和SO2是雾霾主要成分。I.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害物质。...
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研究发现NOx和SO2是雾霾主要成分。
I.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害物质。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ· mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=-564 kJ· mol-1
(1)2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H=___________,该反应在___________下能自发进行(填“高温”低温”或“任意温度”)
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程0-5min中NO的物质的量随时间变化如右图所示。
①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为P=14MPa,则T℃时该反应的压力平衡常数Kp=___________MPa-1;平衡后,再向容器中充入NO和CO2各0.1mol,平衡将___________(填“向左”“向右”或“不")移动
②15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示变化,则改变的条件可能是___________(填字母)
A.升温 B.增大CO浓度 C.加入催化剂 D减小容器体积
Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
(1)已知:亚硫*的电离常数为Ka1=2.0×10-2,Ka2=6.0×10-7。则NaSO3溶液呈___________(填“**”、“中*”或“碱*”)
(2)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫*铵,从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为___________;若通入的N体积为4.48L(标况下),则另外一个电极通入SO2的质量理论上应为__________g。
【回答】
【*】 (1). -744 kJ·mol-1 (2). 低温 (3). 0.125(或1/8) (4). 不 (5). BD (6). ** (7). 6H++NO+5e-===NH4++H2O (8). 32
【解析】
【分析】
根据盖斯定律和△G=△H−T△S<0解答;根据三段式, 化学平衡常数K 与Qc的关系进行判断;根据 15min时,改变某一因素,NO的物质的量减少,说明平衡向正反应方向移动,结合化学平衡的影响因素分析;根据HSO3−的电离平衡常数与水解平衡常数大小判断;根据电解装置得失电子数目守恒进行计算。
【详解】(1)根据盖斯定律①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ· mol-1 ②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=-564 kJ· mol-1,②−①得:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H= (−564−180)kJ⋅mol−1=−744kJ⋅mol−1,该反应为气体体积缩小的放热反应,其△H<0、△S<0,则温度处于低温下满足△G=△H−T△S<0,能自发进行;故*为:−744kJ⋅mol−1;低温;
(2)①由图1知,2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g),
起始(mol) 0.4 0.4 0 0
转化(mol) 0.2 0.2 0.2 0.1
平衡(mol) 0.2 0.2 0.2 0.1
各组分的体积分数分别是:、、、,,Kp==(14×)2×(14)/ [(14×)2×(14×)2]=0.125;根据①的分析,化学平衡常数K==5,再向容器中充入NO和CO2各0.3mol,此时的浓度商Qc==5=K,因此平衡不移动;故*为:0.125;不;
②15min时,改变某一因素,NO的物质的量减少,说明平衡向正反应方向移动:
A. 正反应是放热反应,升温,平衡向逆反应方向移动,NO的物质的量增大,故A错误;
B. 增大CO的浓度,平衡向正反应方向移动,NO的物质的量减小,故B正确;
C. 加入催化剂,化学平衡不移动,故C错误;
D. 减小容器的体积,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,NO物质的量减小,故D正确;
故*为:BD;
Ⅱ(1)由于HSO3−的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×10−13<Ka2=6.0×10−7,说明HSO3−的电离平衡常数大于水解平衡常数,则HSO3−的溶液显**;*:**;
(2)根据电解装置,NO和SO2转化为硫*铵,说明NO转化成NH4+,即NO在*极上发生反应NO+6H++5e−=NH4++H2O,阳极反应式为SO2+2H2O−2e−=4H++SO42−,根据得失电子数目守恒,有2NO∼10e−∼5SO2,则SO2的物质的量为:n(SO2)=5/2n(NO)=4.48L/22.4L∙mol-1×5/2=0.5mol,SO2的质量为64g/mol×0.5mol=32g,故*为:6H++NO+5e-===NH4++H2O;32。
知识点:电离平衡 水解平衡
题型:综合题
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