Question

【题目】为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量。其中，控制空气中氮氧化物和硫氧化物的含量尤为重要。

(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物,用CH4催化还原NO2可消除氮氧化物的污染。已知：

①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -867.0kJ/mol；

②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.8kJ/mol；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0kJ/mol

则CH4催化还原NO的热化学方程式为_______。

(2)将0.20mol NO和0.10mol CO充入一个温度恒定、容积恒为2L的密闭容器中发生反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，可实现氮氧化物的转化，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①N2在0～9min内的平均反应速率v(N2)＝________mol/(L·min)(保留两位有效数字)。

②第12min时改变的反应条件可能为________(填字母代号)。

a．充入水蒸气稀释反应物 b．加入NO c．加催化剂 d．增大压强

(3)室温下，烟气中的SO2可用某浓度的NaOH溶液吸收得到pH=7的溶液，试计算所得溶液中＝_____(已知:常温下H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.0×10-2，Ka2=6.0×10-8)。

(4)烟气中的SO2也可用Na2SO3溶液吸收，吸收过程中，pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表：

n(SO32-):n(HSO3-)	99：1	1：1	1：99
pH	8.2	7.2	6.2

当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母): ___________

a．c(Na＋)=2c(SO32-)＋c(HSO3-)

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

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

Answer 1

【答案】CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-977.2KJ·mol-1 1.1×10-3 D 2.2 ab

【解析】

(1)①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -867.0kJ/mol；

②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H= +67.8 kJ/mol；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= +89.0 kJ/mol；

盖斯定律计算①+②-③×2得到CH4催化还原NO的热化学方程式。

(2)①图象分析可知N2 浓度变化为0.01mol·L-1，反应速率v=△c÷△t计算；

②图象分析判断12min后反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向进行，反应是放热反应，升温改变符合图象变化；

②图象分析可知12min后一氧化氮和一氧化碳浓度降低，氮气浓度增大，物质的量的变化量比等于方程式的计量数之比，说明平衡正向进行，反应是气体体积减小的反应，加压平衡正向进行，符合图象变化。

(3)利用溶液中存在的电荷守恒分析；

(4)①a、利用物料守恒分析；

b、当n(SO32-)：n(HSO3-)=1：1时，PH为7.2，故当为中性时，n(SO32-)要减少，故c(HSO3-)＞c(SO32-)；

c、电荷守恒为：c(Na＋)+c(H＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，故c错误；

故答案为：ab；

(1)①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -867.0kJ/mol；

②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H= +67.8kJ/mol；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= +89.0kJ/mol

盖斯定律计算①+②-③×2得到CH4催化还原NO的热化学方程式：

CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -977.2kJ·mol－1

(2)①反应从开始到9min时，图象分析可知氮气浓度变化为0.02mol÷2L=0.01mol·L-1，N2在0～9min内的平均反应速率v(N2)＝=1.1×10-3mol·L-1·min-1；

②a．充入水蒸气稀释反应物平衡不移动，故a不符；

b．加入NO后浓度应增大，故b不符；

c．加催化剂不影响平衡，故c不符；

d．增大压强，2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2 (g)，图象分析可知12min后一氧化氮和一氧化碳浓度降低，氮气浓度增大，物质的量的变化量比等于方程式的计量数之比，说明平衡正向进行，反应是气体体积减小的反应，加压平衡正向进行，符合图象变化，故d符合；

故选d；

(3)烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，依据溶液中电荷守恒分析，c(Na＋)+c(H＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，c(H＋)=c(OH-)，得到(Na＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，中＝ = +1=2.2；

(4)①a、利用物料守恒可知a正确；

b、当n(SO32-)：n(HSO3-)=1：1时，PH为7.2，故当为中性时，n(SO32-)要减少，故c(HSO3-)＞c(SO32-)，所以b正确；

c、电荷守恒为：c(Na＋)+c(H＋)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)，故c错误；

故答案为：ab。