Question

13．SO₂、NO₂、可吸人顆粒物是霧霾的主要組成．
（1）SO₂可用氫氧化鈉來吸收．現(xiàn)有0.4molSO₂，若用200mL，3mol•L^-1NaOH溶液將其完全吸收，生成物為NaHSO₃、Na₂SO₃（填化學(xué)式）．經(jīng)測定所得溶液呈酸性，則溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椋篶（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）CO可制做燃料電池，以KOH溶液作電解質(zhì)，向兩極分別充入CO和空氣，工作過程中，負(fù)極反應(yīng)方程式為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（3）氮氧化物和碳氧化物在催化劑作用下可發(fā)生反應(yīng)：2CO+2NO$\stackrel{催化劑}{?}$N₂+2CO₂，在體積為0.5L的密閉容積中，加入0.40mol的CO和0.40mol的NO，反應(yīng)中N₂的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖1所示，從反應(yīng)開始到平衡時，CO的平均反應(yīng)速率υ（CO）=0.05mol•L^-1•min^-1．

（4）用CO₂合成二甲醚的化學(xué)反應(yīng)是：
2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H＞0．
合成二甲醚時，當(dāng)氫氣與二氧化碳的物質(zhì)的量之比為4：1，CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖2所示．
①A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率υ逆（CO₂）＜B點(diǎn)的正反應(yīng)速率為υ正（CO₂）（填“＞”、“＜”或“=“）．
②氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為45%．
（5）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料，它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢．氨在燃燒實(shí)驗(yàn)中相關(guān)的反應(yīng)有：
4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（1）△H₁    ①
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）△H₂    ②
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（1）△H₃    ③
請寫出上述三個反應(yīng)中△H₁、△H₂、△H₃三者之間關(guān)系的表達(dá)式，△H₁=$\frac{{3△{H_2}+2△{H_3}}}{5}$．

Answer 1

分析 （1）NaOH的物質(zhì)的量為0.200L×3mol•L^-1=0.6mol，n（SO₂）=0.4mol，根據(jù)2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O可知二氧化硫過量，過量部分的二氧化硫再發(fā)生反應(yīng)Na₂SO₃+H₂O+SO₂═2NaHSO₃，依據(jù)方程式進(jìn)行計算溶液中溶質(zhì)組成；
（2）堿性條件下CO在負(fù)極放電生成CO₃^2-；
（3）圖象可知反應(yīng)大大的平衡狀態(tài)，生成氮?dú)鉂舛葹?.10mol/L，依據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$計算氮?dú)夥磻?yīng)速率，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比計算得到一氧化碳表示的反應(yīng)速率；
（4）①由CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時間變化圖可知在A點(diǎn)時反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行；
②設(shè)CO₂的初始物質(zhì)的量為a，則H₂的初始物質(zhì)的量為4a，由圖可知，CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%，故轉(zhuǎn)化的二氧化碳為0.6a，根據(jù)方程式計算轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計算；
（5）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式，利用（3×②+2×③）×$\frac{1}{5}$得到．

解答 解：（1）設(shè)反應(yīng)生成亞硫酸鈉的物質(zhì)的量為x，消耗二氧化硫的物質(zhì)的量為y，
2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O
  2    1     1
0.6mol  y    x
解得：x=0.3mol y=0.3mol
根據(jù)上述計算可以知道，二氧化硫是過量的，剩余的二氧化硫的物質(zhì)的量為：0.4mol-0.3mol=0.1mol
所以二氧化硫會和生成的亞硫酸鈉繼續(xù)反應(yīng)，
設(shè)消耗亞硫酸鈉的物質(zhì)的量為a，生成亞硫酸氫鈉的物質(zhì)的量為b
Na₂SO₃+H₂O+SO₂═2NaHSO₃
 1          1     2
 a        0.1mol  b
a=0.1mol，b=0.2mol
溶液中含有NaHSO₃物質(zhì)的量為0.2mol，Na₂SO₃；物質(zhì)的量為0.2mol
經(jīng)測定所得溶液呈酸性，說明 亞硫酸氫根離子電離大于亞硫酸根離子水解，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案為：NaHSO₃、Na₂SO₃；c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）原電池中，負(fù)極上CO失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成CO₃^2-，所以電極反應(yīng)式為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（3）圖象可知反應(yīng)大大的平衡狀態(tài)，生成氮?dú)鉂舛葹?.10mol/L，依據(jù)V=$\frac{△c}{△t}$計算氮?dú)夥磻?yīng)速率=$\frac{0.10mol/L}{4min}$=0.025mol/（L•min），反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比計算得到一氧化碳表示的反應(yīng)速率V（CO）=2V（N₂）=2×0.025mol/（L•min）=0.05mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.05mol•L^-1•min^-1；
（4）2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H＞0．
①由CO₂的轉(zhuǎn)化率隨時間變化圖可知在A點(diǎn)時反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍將繼續(xù)正向進(jìn)行，故v_逆（CO₂）小于B點(diǎn)平衡時的化學(xué)反應(yīng)速率，故答案為：＜；
②設(shè)CO₂的初始物質(zhì)的量為a，則H₂的初始物質(zhì)的量為4a，由圖可知，CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%，故轉(zhuǎn)化的二氧化碳為a×60%=0.6a，根據(jù)方程式可知，轉(zhuǎn)化的H₂的物質(zhì)的量為0.6a×$\frac{6}{2}$=1.8a，故平衡時氨氣的轉(zhuǎn)化率定為$\frac{1.8a}{4a}$×100%=45%，
故答案為：45%；
（5）4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（1）△H₁  ①
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（1）△H₂    ②
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（1）△H₃    ③
依據(jù)蓋斯定律計算（3×②+2×③）×$\frac{1}{5}$得4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（1）△H₁=$\frac{{3△{H_2}+2△{H_3}}}{5}$；
故答案為：$\frac{{3△{H_2}+2△{H_3}}}{5}$．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的計算分析判斷，原電池電極反應(yīng)書寫方法，化學(xué)平衡的影響因素、蓋斯定律的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．