Question

【題目】多種短周期非金屬元素的氣態(tài)氧化物常會造成一些環(huán)境污染問題，化學(xué)工作者設(shè)計出將工業(yè)廢氣中污染物再利用的方案，以消除這些不利影響。

(1)以NH3、CO2為原料生產(chǎn)重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2]，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：

寫出以氨氣和二氧化碳?xì)怏w為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式_________，已知兩步反應(yīng)中第二步反應(yīng)是生產(chǎn)尿素的決速步驟，可判斷Ea1_____Ea3(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)向體積為2 L的恒溫恒容容器中通入2 mol CO和2 mol SO2，發(fā)生反應(yīng)2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(s)。若反應(yīng)進(jìn)行到10 min時達(dá)平衡，測得CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.5，則前16 min的平均反應(yīng)速率v(CO)＝____，該溫度下反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K＝____。

(3)利用“亞硫酸鹽法”吸收工業(yè)廢氣中的SO2。

①室溫條件下，將工業(yè)廢氣通入(NH4)2SO3溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖所示，b點溶液中n()∶n()＝________。

②已知室溫條件下，Ka1(H2SO3) =1.5×10-2；Ka2(H2SO3) =1.0×10-7；Kb(NH3H2O) =1.8×10-5。室溫下，0.1molL-1的(NH4)2SO3溶液中離子濃度(不考慮OH-)由大到小順序為________。

(4)利用電解燒堿和食鹽的混合液，使工業(yè)廢氣脫氮，原理如圖。

①NO被陽極產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)氧化為反應(yīng)的離子方程式：_________________。

②為使該電解裝置能較長時間正常工作，保持兩極電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力相對穩(wěn)定，該裝置中應(yīng)使用_______ 離子交換膜(填“陰”或“陽”)。

Answer 1

【答案】2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝Ea1－Ea2＋Ea3－Ea4 ＜ 0.05 mol·L1·min1 26.7 3∶1 c()＞c()＞c()＞c(H+) 3Cl2＋8OH－＋2NO = 2＋6Cl－＋4H2O 陰

【解析】

(1)將第一步和第二步兩步方程式相加，反應(yīng)的速率主要取決于最慢的反應(yīng)，最慢的反應(yīng)主要是反應(yīng)物活化能大。

(2)建立三段式，根據(jù)題中信息計算轉(zhuǎn)化量，再計算速率和平衡常數(shù)。

(3)①根據(jù)圖所示，b點溶液電荷守恒、溶液呈中性和n() = n()；②亞硫酸根水解常數(shù)與銨根水解常數(shù)比較得出誰的水解程度占主要。

(4)①陽極產(chǎn)物是氯氣；②陰極水中的氫離子失去電子變?yōu)闅錃�，剩余氫氧根，氫氧根進(jìn)入到陽極發(fā)生反應(yīng)。

(1)將第一步和第二步兩步方程式相加得到氨氣和二氧化碳?xì)怏w為原料合成尿素的熱化學(xué)方程式2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝Ea1－Ea2＋Ea3－Ea4，反應(yīng)的速率主要取決于最慢的反應(yīng)，最慢的反應(yīng)主要是反應(yīng)物活化能大，已知兩步反應(yīng)中第二步反應(yīng)是生產(chǎn)尿素的決速步驟，因此可判斷Ea1＜Ea3；故答案為：2NH3(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔH＝Ea1－Ea2＋Ea3－Ea4；＜。

(2)若反應(yīng)進(jìn)行到10 min時達(dá)平衡，設(shè)轉(zhuǎn)化二氧化硫物質(zhì)的量為xmol，，測得CO2的體積分?jǐn)?shù)為0.5，，解得x=0.8，則前16 min的平均反應(yīng)速率，該溫度下反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)；故答案為：0.05 mol·L1·min1；26.7。

(3)①b點溶液電荷守恒和溶液呈中性得到n()=2n() + n()，又由于n() = n()，因此n()∶n()＝3:1；故答案為：3:1。

②室溫下，0.1 mol·L1的(NH4)2SO3溶液中亞硫酸根水解，銨根水解，因此亞硫酸根水解占主要，溶液顯堿性，亞硫酸根第一步水解為主，因此離子濃度由大到小順序為c()＞c()＞c()＞c(H+)。

(4)①根據(jù)放電順序，陽極產(chǎn)物是氯氣，NO被陽極產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)氧化為反應(yīng)的離子方程式：3Cl2＋8OH－＋2NO = 2＋6Cl－＋4H2O；故答案為：3Cl2＋8OH－＋2NO = 2＋6Cl－＋4H2O。

②為使該電解裝置能較長時間正常工作，保持兩極電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力相對穩(wěn)定，陰極水中的氫離子失去電子變?yōu)闅錃�，剩余氫氧根，氫氧根進(jìn)入到陽極發(fā)生反應(yīng)，因此該裝置中應(yīng)使用陰離子交換膜；故答案為：陰。