Question

11．碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的處理與利用是世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題．請(qǐng)回答：
（1）消除汽車(chē)尾氣中的NO、CO，有利于減少對(duì)環(huán)境的污染．已知如下信息：
Ⅰ、
Ⅱ．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁；
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-565KJ•mol^-1
①△H₁=+183kJ/mol．
②在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體，寫(xiě)出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂（g）+2NO=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol．
（2）在催化劑作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇，在體積為2L的密閉容器中，充入lmolCO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）．△H＜0．CO₂（g）和CH₃OH（g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖一所示：
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，H₂O的平均反應(yīng)速率v（H₂O）=0.0375mol/（L．min）．此反應(yīng)的平衡常數(shù)為$\frac{64}{3}$．
②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是BD（填序號(hào)）
A．升高溫度    
B．將CH₃OH（g）及時(shí)液化移出
C．選擇高效催化劑  
D．再充入1molCO₂和4molH₂
（3）用間接電化學(xué)法除去NO的過(guò)程，如圖二所示：已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理：2S₂O₄^2-+2NO+2H₂O=N₂+4HSO₃^-．
（4）①工業(yè)上可以用NaOH溶液或氨水吸收過(guò)量的SO₂，分別生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性．相同條件下，同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c（SO₃^2-）較小的是NH₄HSO₃，用文字和化學(xué)用語(yǔ)解釋原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-電離，溶液中SO₃^2-濃度減�。�
②廢氣中的SO₂可用NaOH溶液吸收，吸收SO₂后的堿性溶液還可用于C1₂的尾氣處理，吸收C1₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性．則吸收C1₂后的溶液中一定存在的陰離子有OH^-、SO₄^2-、Cl^-；還可能存在SO₃^2-，取該溶液于試管中，滴加黃色的溴水，得到無(wú)色溶液．此實(shí)驗(yàn)不能證明溶液中含有SO₃^2-，理由是：Br₂+2OH^-=BrO^-+Cl^-+H₂O．（用離子方程式表示）

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
②已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁；①
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-565KJ•mol^-1，②
根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：N₂（g）+2NO=2CO₂（g）+N₂（g）；
（2）①在體積為2L的密閉容器中，充入lmolCO₂和3mol H₂，由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)生成0.75 molCH₃OH，則：
          CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
開(kāi)始（mol）：1        3        0         0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.75     2.25     0.75      0.75  
平衡（mol）：0.25    0.75      0.75     0.75
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（H₂O）；
根據(jù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
②A．升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
B．減低生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
C．催化劑不影響平衡移動(dòng)；
D．只增大生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）由圖可知，陰極上是HSO₃^-獲得電子生成S₂O₄^2-，酸性條件下還生成水；吸收池中S₂O₄^2-與NO反應(yīng)生成N₂與HSO₃^-；
（4）①HSO₃^-電離得到H⁺、SO₃^2-，而NH₄⁺水解使溶液酸性增強(qiáng)，抑制HSO₃^-電離；
②吸收SO₂后的堿性溶液還可用于C1₂，再吸收C1₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性，說(shuō)明NaOH有剩余，通過(guò)氯氣一定發(fā)生反應(yīng)：SO₃^2-+C1₂+2OH^-=SO₄^2-+2Cl^-+H₂O；
溶液中氫氧根離子與溴單質(zhì)反應(yīng)，使溴水顏色褪去，不能證明溶液中含有SO₃^2-．

解答 解：（1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則△H₁=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，故答案為：+183kJ/mol；
②已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+183kJ/mol ①
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-565KJ•mol^-1 ②
根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：N₂（g）+2NO=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+2NO=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol；
（2）①在體積為2L的密閉容器中，充入lmolCO₂和3mol H₂，由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)生成0.75 molCH₃OH，則：
          CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
開(kāi)始（mol）：1       3         0        0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.75    2.25      0.75     0.75
平衡（mol）：0.25    0.75     0.75      0.75
則v（H₂O）=$\frac{\frac{0.75mol}{2L}}{10min}$=0.0375mol/（L．min）；
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.75}{2}×\frac{0.75}{2}}{\frac{0.25}{2}×（\frac{0.75}{2}）^{3}}$=$\frac{64}{3}$，
故答案為：0.0375mol/（L．min）；$\frac{64}{3}$；
②A．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．減低生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故B正確；
C．使用高效催化劑縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，但不影響平衡移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．增大生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故D正確，
故選：BD；
（3）由圖可知，陰極上是HSO₃^-獲得電子生成S₂O₄^2-，酸性條件下還生成水，電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O，吸收池中S₂O₄^2-與NO反應(yīng)生成N₂與HSO₃^-，反應(yīng)離子方程式為：2S₂O₄^2-+2NO+2H₂O=N₂+4HSO₃^-，
故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；2S₂O₄^2-+2NO+2H₂O=N₂+4HSO₃^-；
（4）①HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-電離，故NH₄HSO₃溶液中SO₃^2-濃度較小，
故答案為：NH₄HSO₃；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-電離，溶液中SO₃^2-濃度減��；
②吸收SO₂后的堿性溶液還可用于C1₂，再吸收C1₂后的溶液仍呈強(qiáng)堿性，說(shuō)明NaOH有剩余，通過(guò)氯氣一定發(fā)生反應(yīng)：SO₃^2-+C1₂+2OH^-=SO₄^2-+2Cl^-+H₂O，則吸收C1₂后的溶液中除OH^-外，一定還存在SO₄^2-、Cl^-；由于溶液中氫氧根離子與溴單質(zhì)反應(yīng)，使溴水顏色褪去，不能證明溶液中含有SO₃^2-，反應(yīng)離子方程式為：Br₂+2OH^-=BrO^-+Cl^-+H₂O，
故答案為：SO₄^2-、Cl^-；Br₂+2OH^-=BrO^-+Cl^-+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、反應(yīng)熱計(jì)算、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、鹽類(lèi)水解、電解原理等，事實(shí)對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．