Question

【题目】造成酸雨的主要物质是NO2和SO2，某科研小组进行如下研究。

（1）处理二氧化硫通常是先在水中把它氧化成硫酸，再用NH3·H2O吸收。

已知2NH3·H2O (aq) + H2SO4(aq)==(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l) △H=-24.2kJ/mol，中和热△H=-57.3 kJ/mol则1mol NH3·H2O理论上完全电离时需要吸收的热量为________。

（2）常温下也可以用NaOH溶液直接吸收SO2，在吸收过程中，溶液pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:

n(SO32-):n(HSO3-)	88:12	1:1	12:88
pH	8.2	7.4	6.0

①当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度由大到小排列顺序为___________。

②当向NaOH溶液中通入足量的SO2时，得到NaHSO3溶液，在pH为4~7之间电解，硫元素在阴极上被还原为Na2S2O4，这是电化学脱硫技术之一。写出该阴极的电极反应式_______。

（3）向容积为2L，密闭容器中分别充入0.20molNO2和0.4mol SO2，发生SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol 在不同温度下测定同一时刻NO2的转化率，结果如下图所示。

①a、c两点反应速率大小关系: v(a) ___v(c)。(填“>”、“<” 或“=”)

②温度为T2时从反应开始经过2min 达到b点，用SO3表示这段时间的反应速率为______，此温度下该反应的平衡常数为_______。若在此温度下，保持容器的容积不变，再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2，NO2的转化率_______(填“增大”、“减小”或“不变”).

③NO2的转化率随温度升高先增大后减小的原因是____________。

Answer 1

【答案】 45.2 kJ c(Na+)> c(HSO3－) > c(SO32－) > c(H+)= c(OH－) 2HSO3－+2H++2e－=S2O42－+2H2O < 0.04mol·L－1·min－1 8/3 不变 T2对应的b点为平衡点。T2前是平衡的建立过程，温度升高，反应速率加快，NO2转化率增大；T2后是平衡的移动过程，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，转化率减小

【解析】（1）由已知2NH3H2O(aq)+H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) △H=-24.2kJ/mol可得，①NH3H2O(aq)+H+=NH4+(aq)+H2O(l) △H=-12.1kJ/mol，②H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ/mol，根据盖斯定律①-②可得：NH3H2O(aq)=NH4+(aq)+OH-(aq)，△H=+45.2kJ/mol，则1mol NH3H2O理论上完全电离时需要吸收的热量为45.2kJ。

（2）①由表中数据可得，随着n(SO32-):n(HSO3-)值的减小，吸收液由碱性变化为酸性，且n(SO32-):n(HSO3-)=1:1时，溶液呈碱性，所以当吸收液呈中性时，n(SO32-)<n(HSO3-)，又因为吸收液为Na2SO3和NaHSO3的混合溶液，弱离子的水解和电离都是微弱的，所以溶液中离子浓度由大到小排列顺序为：c(Na+)> c(HSO3－) > c(SO32－) > c(H+)= c(OH－)。②由题意，在pH为4~7之间电解NaHSO3溶液，硫元素在阴极上被还原为Na2S2O4，根据阴极得电子发生还原反应，且为酸性电解质溶液，所以电极反应式为：2HSO3－+2H++2e－=S2O42－+2H2O。

（3）①a、c两点都是在容积为2L，0.20molNO2和0.4molSO2发生同一反应时，同一时刻测定的数据，但a、c两点的温度不同，a点温度低于c点温度，所以a、c两点反应速率大小关系为：v(a)<v(c)。②温度为T2时从反应开始经过2min达到b点，NO2的转化率为80%，则反应的NO2为0.16mol，根据化学方程式可得，生成SO3(g)0.16mol，所以用SO3表示这段时间的反应速率为：0.16mol÷2L÷2min=0.04mol·L－1·min－1；由已知及前面的计算，列三段式：

，所以此温度下该反应的平衡常数为：K===。该反应前后气体分子数不变，所以增大压强不影响化学平衡移动，若在此温度下，保持容器的容积不变，再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2，达到的平衡与原平衡等效，所以NO2的转化率不变。③曲线表示在不同温度下测定同一时刻NO2的转化率，所以T2对应的b点为平衡点，T2之前是化学平衡建立过程，温度升高，反应速率加快，同一时刻测得的NO2转化率增大；T2之后是平衡的移动过程，升高温度，平衡向吸热方向移动，因为该反应逆反应吸热，所以温度升高，转化率减小。