题目内容
【题目】近年来，天津连续出现了严重的雾霾天气，给人们的出行及身体造成了极大的危害。研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。
①在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是___。
②吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)：n(HSO3-)变化关系如下表：
n(SO32-):n(HSO3-) | 91：9 | 1：1 | 9：91 |
pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
由上表判断，NaHSO3溶液显______性（填“酸”、“碱”或“中”），用化学平衡原理解释：__________。
③当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下：
写出HSO3-在阳极放电的电极反应式：____________，当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。
(2)用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； ΔH=-574 kJ mol-1
CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)：ΔH=-1160 kJ mol-1
若用标准状况下4.48 L CH4还原 NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为______(阿伏加德罗常数的值用NA表示)，放出的热量为_________kJ。
(3)工业上合成氨所需氢气的制备过程中，其中的一步反应为：
CO(g) + H2O(g) 
CO2(g) + H2(g)： ΔH<0
—定条件下，将CO(g)与H2O(g)以体枳比为1:2置于密闭容器中发生上述反应，达到平衡时测得CO(g)与H2O(g)体积比为丨：6，则平衡常数K=__________(计算结果保留两位小数)。
【答案】 2OH-+SO2═H2O + SO32- 酸 HSO3-存在；HSO3-
H++ SO32-和 HSO3-+H2OH2SO3+OH-, HSO3-的电离程度强于水解程度 HSO3-+H2O-2e-═SO42-+3H+ l.6NA 173.4 2.67
【解析】（1）①酸性氧化物和碱反应生成盐和水，所以二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，反应方程式为2OH-+SO2＝H2O + SO32-；②在溶液中主要以HSO3-存在，HSO3-的电离很微弱，所以n（SO32-）：n（HSO3-）＜1：1，根据表格知，当亚硫酸氢根离子的物质的量大于亚硫酸根离子的物质的量时，亚硫酸氢钠溶液呈酸性，亚硫酸氢根离子既能水解又能电离，亚硫酸氢钠溶液呈酸性同时说明HSO3-的电离程度大于水解程度；③阳极上亚硫酸氢根离子失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为：HSO3-+H2O-2e-＝SO42-+3H+；（2）已知：
①CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； ΔH=-574 kJ mol-1
②CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)： ΔH=-1160 kJ mol-1
根据盖斯定律将①+②/2即可得CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ/mol。n（CH4）=4.48L÷22.4L/mol，整个过程中转移的电子总数为：0.20mol×8NA=1.60NA，放出的热量为：0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ；（3）同一容器中各气体的物质的量之比等于其体积之比，设容器的体积为1L，加入的一氧化碳的物质的量为1mol，则水的物质的量为2mol，假设平衡时一氧化碳的物质的量为x，则
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）1 2 0 0
转化量（mol）1-x 2-6x 1-x 1-x
平衡量（mol）x 6x 1-x 1-x
则：（1-x）：（2-6x）=1：1，x=0.2mol，所以平衡时，c（CO）=0.2mol/L，c（H2O）=1.2mol/L，c（H2）=c（CO2）=0.8mol/L，K=0.8×0.8/0.2×1.2=8/3≈2.67。
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