Question

12．氮及其化合物的轉化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題．回答下列問題：
（1）已知：I.2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
II．SO₂（g）+NO₂ （g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.6kJ•mol^-1
則 2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g）△H=-113.4kJ•mol^-1
（2）向絕熱恒容密閉容器中通入SO₂和NO₂，一定條件下發(fā)生上述反應II．
①該反應達到平衡前某段時間內，下列反應速率隨時間變化的示意圖中一定錯誤的是C．

②開始時，在兩容器中分別加入：I：1molSO₂（g）和1molNO₂（g）；II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），則達化學平衡時，該反應的平衡常數(shù)I＜II（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）用純堿溶液吸收NO₂時發(fā)生反應：Na₂CO₃+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+CO₂．
已知：HNO₂的pK_a=3.15，H₂CO₃的pK_a1=6.37、pK_a2=10.25，其中pK_a=-1gK_a．
①HNO₂的酸性比H₂CO₃的酸性強（填“強”或“弱”）．
②用500mL 1mol•L^-1純堿溶液吸收標準狀況下11.2L NO₂氣體，充分發(fā)生上述反應，生成的CO₂全部逸出，則反應后的溶液中所含陰離子的濃度大小順序為c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．
（4）NH₃催化還原NO是目前應用最廣泛的煙氣脫硝技術．其反應為4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1627.2kJ•mol^-1；NO和NH₃在Ag₂O催化劑表面的反應活性隨溫度的變化曲線如圖所示：

①由圖可以看出，脫硝工藝應在有氧（填“有氧”或“無氧”）條件下進行．
②在有氧的條件下，隨著反應溫度的進一步升高，NO的轉化率明顯下降，NO₂產(chǎn)率明顯提高，可能的原因是溫度較高時，NH₃被氧氣催化氧化，發(fā)生了反應4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，2NO+O₂═2NO₂或4NH₃+7O₂═4NO₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律求解；
（2）①反應是從正向開始的，不可能逆反應速率增大后又減�。�
②容器恒容絕熱，SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H＜0，反應放熱，若在該容器中加入：Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g），則開始反應放熱；若在容器中加入II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），則開始時反應吸熱，據(jù)此分析平衡常數(shù)；
（3）①pK_a越小，酸性越強；
②根據(jù)鹽類水解離子濃度大小比較方法解答；
（4）①從圖形中有氧時NO的轉化率高于無氧；
②可能的原因是在溫度較高時，NH₃被氧氣催化氧化．

解答 解：（1）因為：①.2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②．SO₂（g）+NO₂ （g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.6kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，則③2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g），③=①-②×2，△H═-196.6-（-41.6）×2=-113.4kJ•mol^-1，故答案為：-113.4；
（2）①反應是從正向開始的，不可能逆反應速率增大后又減小，故C錯誤，故答案為：C；
②容器恒容絕熱，SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H＜0，反應放熱，若在該容器中加入：Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g），則開始反應放熱，溫度升高平衡左移，K減��；若在容器中加入II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），則開始時反應吸熱，溫度降低平衡右移，K增大，故該反應的平衡常數(shù)Ⅰ＜Ⅱ，故答案為：＜；
（3）①因為HNO₂的pK_a=3.15，H₂CO₃的pK_a1=6.37，故酸性HNO₂的酸性比H₂CO₃的酸性強，故答案為：強；
②碳酸鈉與二氧化氮1：1反應后溶液中溶質有硝酸鈉、亞硝酸鈉、碳酸鈉，亞硝酸根和碳酸根要水解，使溶液呈堿性，故硝酸根離子濃度最大，碳酸根離子水解程度大于亞硝酸根，故離子濃度大小順序為：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），
故答案為：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）；
（4）①從圖形中有氧時NO的轉化率高于無氧，二氧化碳產(chǎn)量高，
故答案為：有氧；
②在有氧的條件下，隨著反應溫度的進一步升高，NO的轉化率明顯下降，NO₂產(chǎn)率明顯提高，可能的原因是在溫度較高時，NH₃被氧氣催化氧化，發(fā)生了反應4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，2NO+O₂═2NO₂，
故答案為：溫度較高時，NH₃被氧氣催化氧化，發(fā)生了反應4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，2NO+O₂═2NO₂或4NH₃+7O₂═4NO₂+6H₂O．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用，化學反應速率的圖象分析，鹽類水解的應用等考點，要求學生學會識圖，提取信息解決問題的能力，題目難度中等．