Question

【题目】I．氯及其化合物在工业生产中有广泛应用。

稀硝酸与活泼金属M反应制备二价金属硝酸盐，当反应物之比m(HNO3)：n(M)＝5：2时，还原产物为_________（填化学式）。

II．工业废气、汽车尾气中含有的NOx、SO2等，是形成雾霾的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。

（一）NOx的消除

汽车尾气中的NO（g）和CO（g）在一定温度和催化剂条件下可发生反应2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）△H。

（1）已知：CO的燃烧热△H1＝－283.0kJ·mol－1，N2（g）＋O2（g）2NO（g）△H2＝＋180.5kJ·mol，则上述反应的△H＝_______

（2）某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中的NO含量，从而确定尾气脱氮率（脱氮率即NO的转化率），结果如图所示。

①下列说法正确的是_______（填字、母代号）。

A．两种催化剂均能降低反应的活化能，但反应的△H不变

B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

C．曲线Ⅱ中的催化剂适用于450℃左右脱氮

D．曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中催化剂的高

②若温度低于200℃，图中曲线脱氯率随温度升高而变化不大的主要原因是__________；

判断a点对应的脱氮率是否为对应温度下的平衡脱氮率，并说明其理由：____________。

（二）SO2的综合利用

（3）某研究小组对反应NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）△H＜0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比［n0（NO2）：n0（SO2）］进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测定NO的平衡转化率［a（NO2）］。部分实验结果如下图所示。

图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断：TC______TD（填“＞”“＝”或“＜”）。

（4）已知25℃时，NH3H2O的Kb＝1.8×10－5，H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6．2×10－8。若氨水的浓度为2.0molL－1，将SO2通入该氨水中，当溶液呈中性时，溶液中的______

Answer 1

【答案】NH4NO3或N2O -746.5kJ·mol－1 A、C 温度较低时，催化剂的活性偏低 不是平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高 = 2.24

【解析】

I．根据硝酸与金属反应，产物与硝酸的浓度、金属的活泼性有关；分两种情况讨论：再根据得失电子守恒得出答案；

II．（1）根据CO的燃烧热，利用盖斯定律求解；

（2）①根据影响化学反应速率及化学平衡的因素求解；②根据曲线Ⅱ描述的内容解答；

（3）根据NO2的平衡转化率结合“三段式”计算，再根据平衡常数只与温度有关得出答案；

（4）根据电荷守恒，利用当溶液呈中性时c(H＋)=c(OH－)求解。

I．硝酸与金属反应，产物与硝酸的浓度、金属的活泼性有关。若硝酸为10mol，金属M为4mol，则生成了4mol M(NO3)2，还原产物中含2mol N原子。分两种情况讨论：根据得失电子守恒，如果只有1nol氮的化合价降低，则由+5降至-3，还原产物为NH4NO3；如果2mol氮的化合价都降低，则由+5降至+1，还原产物为N2O，故答案为：NH4NO3

或N2O

II．（1）根据CO燃烧热的△H1＝－283.0kJ·mol－1，可得到CO燃烧的热化学方程式为①CO(g)＋O2(g)=CO2(g) △H1＝－283.0kJ·mol－1，②N2（g）＋O2（g）2NO（g）△H2＝＋180.5kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①x2－②得2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的△H=(-283.0kJ·mol－1)×2－(+180.5kJ·mol－1)=-746.5kJ·mol－1，故答案为：-746.5kJ·mol－1

（2）①两种催化剂均能降低反应的活化能，加快化学反应速率，但不改变反应的△H，A正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，脱氮率增大，B错误；观察图象，曲线Ⅱ在450℃左右催化活性最大，曲线Ⅱ中的催化剂适用于450℃左右脱氮，C正确；催化剂只影响化学反应速率，不改变化学平衡，不影响脱氮率，D错误，答案为：A、C；

②温度若低于200℃，催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响比较小；该反应的正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，脱氮率增大，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度下的平衡脱氮率应高于450℃时曲线Ⅱ对应的脱氮率。故答案为：温度较低时，催化剂的活性偏低；不是平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高；

（3）C点，原料气配比为1，设c（NO2）=c（SO2）=1mol·L－1，NO2的平衡转化率为50%，根据“三段式”有：

NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）

起始浓度（mol·L－1）：1 1 0 0

转化浓度（mol·L－1）：1×50% 0.5 0.5 0.5

平衡浓度（mol·L－1）：0.5 0.5 0.5 0.5

化学平衡常数Kc=；

D点，原料气配比为1.5，设c（NO2）=1.5mol·L－1，c（SO2）=1mol·L－1，NO2的平衡转化率为40%，根据“三段式”有：NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）

起始浓度（mol·L－1）： 1.5 1 0 0

转化浓度（mol·L－）： 1.5×40% 0.6 0.6 0.6

平衡浓度（mol·L－1）： 0.9 0.4 0.6 0.6

化学平衡常数KD=；

KC=KD，根据平衡常数只与温度有关，则TC=TD，故答案为：=

（4）NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2ONH4＋＋OH－，SO2通入氨水中，根据电荷守恒有c(NH4＋)＋c(H＋)=c(HSO3－)＋2c(SO32－)＋c(OH－)，当溶液呈中性时c(H＋)=c(OH－)，则c(NH4＋)=c(HSO3－)＋2c(SO32－)，Ka2=，c(SO32－)=，c(NH4＋)=c(HSO3－)＋2×= c(HSO3－) ×，=，故答案为：2.24。