Question

【題目】工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的SO2、NOx等，是形成霧霾的重要因素。霾是由空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子形成的煙霧。

（1）NOx和SO2在空氣中存在下列平衡：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。SO2通常在NO2的存在下，進一步被氧化生成SO3(g)。寫出NO2和SO2反應(yīng)生成NO(g)和SO3(g)的熱化學(xué)方程式為________。

（2）提高2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反應(yīng)中SO2的轉(zhuǎn)化率，是減少SO2排放的有效措施。

①溫度為T℃時，在2 L的密閉容器中加入2.0 mol 和1.0 mol O2發(fā)生反應(yīng)，達到平衡時容器內(nèi)氣體壓強變?yōu)槠鹗紩r的。該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____。

②在①中條件下，反應(yīng)達到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉(zhuǎn)化率提高的是_____。

A．在其他條件不變時，減少容器的體積

B．在其他條件不變時，改用高效催化劑

C．在其他條件不變時，升高體系溫度

D．1.0mol溫度和容器體積不變，充入1.0 mol氦氣

E．溫度和容器體積不變，充入1.0 mol O2

（3）利用如圖所示的電解裝置，可將霧霾中的NO、SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨，從而實現(xiàn)廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應(yīng)式為______；若通入的NO體積為4.48 L(標(biāo)況下)，則理論上另一電極通入SO2的物質(zhì)的量應(yīng)為_______。

Answer 1

【答案】NO2(g)+SO2(g)＝NO(g)+SO2(g) ΔH＝41.8 kJ/mol 1620 L·mol–1 AE NO + 6H+ + 5e＝NH4+ +H2O 0.5 mol

【解析】

(1)和反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1 ，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1.根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱；

(2)①在相同體積及溫度下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，結(jié)合三行式計算平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)求算公式求解；

②依據(jù)勒夏特列原理分析各個條件下平衡移動的方向進而分析轉(zhuǎn)化率的變化。

(3) 根據(jù)電解裝置分析，通入NO的電極連接外電路負極，則該電極為電解池陰極， 電解池陰極發(fā)生還原反應(yīng)，NO轉(zhuǎn)化為 NH4+，H+參與電極反應(yīng)，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算。

(1)和反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1 ，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1.根據(jù)蓋斯定律(②-①)÷2計算反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)＝NO(g)+SO2(g) ΔH＝41.8 kJ/mol 故答案為NO2(g)+SO2(g)＝NO(g)+SO2(g) ΔH＝41.8 kJ/mol；

(2)①則1L密閉容器在5min內(nèi)各物質(zhì)濃度發(fā)生的變化如下：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

起始物質(zhì)的量(mol) 2 1

變化物質(zhì)的量(mol) 2x x 2x

平衡物質(zhì)的量(mol) 2-2x 1-x 2x

由達到平衡時容器內(nèi)氣體壓強變?yōu)槠鹗紩r的，在一定溫度和體積下壓強之比等于物質(zhì)的量之比可知=，故可知該反應(yīng)達平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為：0.2mol,0.1 mol,1.8 mol，故該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1620 L·mol–1故答案為: 1620 L·mol–1；

②A．在其他條件不變時，減少容器的體積，相當(dāng)于增大壓強，平衡正向移動，的轉(zhuǎn)化率提高；

B．在其他條件不變時，改用高效催化劑，平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變；

C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高體系溫度，平衡向吸熱方向即逆向移動，故 轉(zhuǎn)化率降低；

D．溫度和容器體積不變，充入1.0 mol氮氣，平衡不移動，的轉(zhuǎn)化率不變；

E．溫度和容器體積不變，充入1.0molO2，平衡正向移動，的轉(zhuǎn)化率提高；

故選AE。

(3)根據(jù)電解裝置，NO和SO2轉(zhuǎn)化為硫酸銨，說明NO轉(zhuǎn)化成NH4+，即NO在陰極上發(fā)生 ，陽極反應(yīng)式為，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，因此有2NO~10e-~5SO2，求出SO2的物質(zhì)的量為0.5mol， 故答案為 ，，0.5mol；