Question

【题目】二氧化硫和氮氧化物都是常见的大气污染物，回答下列相关问题。

某温度下氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：

i．2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H 1＜0 其平衡常数为K1

ii．2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g) △H2＜0 其平衡常数为K2

（1）现有反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则此反应的平衡常数K3＝_______（用K1、K2表示），反应热△H3＝__________（用△H1、△H2表示）。

（2）为研究不同条件对反应ii的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO2和足够的NaCl(s)，10min时反应ii达到平衡。测得平衡时NO2的转化率α1(NO2) ＝50%，则：

①10min内υ(ClNO)＝_________ ，平衡常数K2＝___________；

②若其它条件不变，使反应在恒压条件下进行，平衡时NO2转化率为α2(NO2)，则：α1(NO2)______α2(NO2)（填“>”“<”或“=”）。

（3）若用一定量的NaOH溶液吸收SO2气体后所得吸收液恰好呈中性，下列有关吸收液中粒子关系正确的是______________。

a．c(Na＋)＝c(HSO3-)＋2c(SO32-)

b．c(Na＋) > c(HSO3-) ＝c(SO32-) > c(H+) = c(OH—)

c．c(Na＋) > c(HSO3—) + c(SO32—) +c(H2SO3)

d．c(OH-) ＋c(SO32-)＝c(H2SO3)＋c(H+)

（4）工业上也可以用Na2SO3溶液吸收SO2，并用电解法处理吸收后所得溶液以实现吸收液的回收再利用，装置如图所示，则

①工作一段时间后，阴极区溶液的pH______（填“增大”“减小”或“不变”）；

②写出阳极的电极反应式_______________________。

Answer 1

【答案】K22/K1 2△H2-△H1 0.0025mol/(L·min) 10 < ac 增大 HSO3-—2e-+H2O=SO42-+3H+

【解析】

（1）反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，根据ii ×2- i 得到反应热△H 3，根据平衡常数计算公式结合反应ii、i求出此反应的平衡常数K3与K1、K2的关系式；

（2）①根据平衡时NO2的转化率可以求出其它物质的变化量，反应达到平衡后各物质的浓度，根据平衡常数的计算公式进行计算平衡常数；

②反应在恒容条件下进行，达到平衡时压强减少，若先在恒压条件下进行，可在平衡时增大压强，此时平衡向正反应方向进行，进而分析NO2转化率变化规律；

（3）若用一定量的NaOH溶液吸收SO2气体后所得吸收液恰好呈中性，说明溶液的成份为Na2SO3和NaHSO3，根据电荷守恒和物料守恒进行分析；

（4）①阴极区溶液中的H+被还原成H2，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；

②阳极区HSO3-被氧化生成SO42-，据此写出电极反应方程式。

（1）反应4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，根据盖斯定律ii ×2- i 得到，反应热△H 3=2△H 2-△H1 ；K1= c2（ClNO)/c（Cl2）×c（NO），K2= c（ClNO)/c2（NO2），K3= c（Cl2）×c2（NO）/ c4（NO2），所以4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)反应的的平衡常数K3=(K2)2/K1；

故答案为：K22/K1；2△H2-△H1；

（2）①平衡时NO2的转化率为50%，NO2的变化量为0.1mol，ClNO的变化量为 0.05mol，V(ClNO)=[0.05/2]/10=0.0025mol/(L·min) ；结合NO2的变化量可知平衡时，c（NO2）=0.05mol/L，c（ClNO)=0.025 mol/L，故平衡常数K2==10；

故答案为：0.0025mol/(L·min)；10；

②反应在恒容条件下进行，达到平衡时压强减少，若先在恒压条件下进行，可在平衡时增大压强，此时平衡向正反应方向进行，所以NO2转化率增大，即：α1(NO2)<α2(NO2)；

故答案为：<；

（3）a．若用一定量的NaOH溶液吸收SO2气体后所得吸收液恰好呈中性，说明溶液的成份为Na2SO3和NaHSO3，此时溶液中存在电荷守恒：c(H+)+ c(Na+)= c(HSO3-)+2 c(SO32-)+ c(OH-)，溶液为中性，c(H+)= c(OH-)，则a正确；

b．溶液中存在SO32-的水解与HSO3-的电离和水解，溶液中存在SO32-的水解与HSO3-的电离和水解，因此c(HSO3-) ≠c(SO32-)，故b错误；

c．溶液中的水解和电离过程均相对较弱，所以溶液中的c(SO32-)> c(H2SO3)，根据c(Na+)= c(HSO3-)+2 c(SO32-)，所以c(Na+)> c(H2SO3)+ c(HSO3-)+ c(SO32-)，故c正确；

d．由于反应后溶液呈中性，c(H+)= c(OH-)；溶液中的水解和电离过程均相对较弱，所以溶液中的c(SO32-)> c(H2SO3)，所以c(OH-) ＋c(SO32-)>c(H2SO3)＋c(H+)，故d错误；

故答案为：ac；

（4）①阴极区溶液中的H+被还原成H2，工作一段时间后，阴极区溶液的pH增大；

故答案为：增大；

②阳极区HSO3-被氧化生成SO42-，电极反应式HSO3-—2e-+H2O=SO42-+3H+；

故答案为：HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+。