题目内容

【题目】氮氧化物、二氧化硫是造成大气污染的主要物质,某科研小组进行如下研究。

(1)已知:

写出SO2(g)与NO2(g)反应生成SO3(g)和NO(g)的热化学方程式___________________

(2)向容积为1L密闭容器中分别充入0.10molNO2和0.15mol SO2,在不同温度下测定同一时刻NO2的转化率,结果如图所示。

a、c两点反应速率大小关系:υ(a)________υ(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0.20molNO2和0.30mol SO2,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: ____________________

(3)常温下用NaOH溶液吸收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)

91∶9

1∶1

9∶91

pH

8.2

7.2

6.2

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_____________

【答案】 SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g) ΔH=-41.8 kJ·mol-1 < 0.025mol·L-1·min-1 0.5 不变 温度为T2,b点为平衡点,T2以前温度升高,反应速率加快,NO2转化率增大,T2以后,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,转化率减小 c(Na+)> c(HSO3) > c(SO32-) > c(H+)= c(OH) 2HSO3+2H++2e=S2O42-+2H2O

【解析】(1)已知由图分析得①2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)H=-196.6kJ/molO2(g)+2NO(g)═2NO2(g)H=-113.0kJ/mol根据盖斯定律可得:SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)H=-41.8kJ/mol,故答案为:SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)H=-41.8kJ/mol

(2)①温度越高化学反应速率越快,故υ(a)υ(c),故答案为:<;

n(NO2)=0.1mol×50%=0.05mol

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

开始(mol/L) 0.15 0.1 0 0

(mol/L) 0.05 0.05 0.05 0.05

2min(mol/L) 0.1 0.05 0.05 0.05

v(SO3)= ==0.025molL-1min-1K===0.5α(NO2)= ×100%=50%

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

开始(mol/L) 0.4 0.25 0.05 0.05

(mol/L)x x x x

2min(mol/L)0.4-x 0.25-x 0.05+x 0.05+x

因为温度不变,故K不变,即 =0.5,解得x=0.125,故α(NO2)= ×100%=50%,故转化率不变;故答案为:0.025molL-1min-10.5;不变;

NO2的转化率随温度升高先增大后减小的原因是,温度为T2b点为平衡点,T2以前温度升高,反应速率加快,NO2转化率增大,T2以后,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,转化率减小,故答案为:温度为T2b点为平衡点,T2以前温度升高,反应速率加快,NO2转化率增大,T2以后,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,转化率减小;

(3)SO32-+H2OHSO3-+OH-HSO3-H++SO32-,亚硫酸两步水解,第一步水解远远大于第二步水解,则离子浓度为c(Na+)c(HSO3-)c(SO32-)c(H+)=c(OH-),故答案为:c(Na+)c(HSO3-)c(SO32-)c(H+)=c(OH-)

②据阴极得电子发生还原反应,故电极方程式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,故答案为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O

练习册系列答案
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CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H1=-53.7kJmol-1 I

CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H2 II

某实验室控制CO2H2初始投料比为1︰2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:

T(K)

催化剂

CO2转化率(%)

甲醇选择性(%)

543

Cat.1

12.3

42.3

543

Cat.2

10.9

72.7

553

Cat.1

15.3

39.1

553

Cat.2

12.0

71.6

[备注]Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性转化的CO2中生成甲醇的百分比

已知:①COH2的标准燃烧热分别为-283.0kJmol-1-285.8kJmol-1

H2O(l)=H2O(g) H3=+44.0kJmol-1

请回答(不考虑温度对H的影响):

(1)反应I的平衡常数表达式K=______反应IIH2=______kJmol-1

(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有__________

A.使用催化剂Cat.1 B.使用催化剂Cat.2

C.降低反应温度 D.投料比不变,增加反应物的浓度

E.增大 CO2H2的初始投料比

(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是___________________________

(4)在如图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下反应过程-能量示意图_________

(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在______极,该电极反应式是_________

【题目】固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物。

1)实验前,小组对Mg(NO3)2分解产物的组成提出如下4种猜想:

甲:MgONO2O2乙:Mg(NO2)2NO2O2

丙:Mg3N2O2丁:MgONO2N2

不需要实验验证就认定猜想丁不成立,理由是___________________________

2)实验过程

查阅资料得知2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):

①检查如上装置气密性应如何操作______________________

②经检验装置气密性良好,称取7.4 g Mg(NO3)2固体置于硬质玻璃管A中,并连接好上图装置。在用酒精灯给硬质玻璃管A加热前,先进行的操作是__________

③观察到A中有红棕色气体出现。

④待样品完全分解,A 装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为2.0g,通过计算确定该剩余固体的成分是__________(填化学式)。

3)实验结果分析讨论

①某同学提出:取A中少量剩余固体于试管中,加入适量水,如未见明显现象,也能直接排除甲、乙、丙中的一种猜想,判定依据是__________(用化学方程式表示)。

根据以上分析可初步确认猜想_______(填甲、乙、丙)是正确的。

③为验证产物中的O2,学习小组对实验装置进行了如下图的改进,其中装置B的作用是__________,装置C的作用是_________,若D中出现________现象,说明产物中有O2

④小组同学用改进后的装置重新实验,却发现D 中无明显现象,但小组讨论认定分解产物中仍有O2存在,未检测到的原因是_______(用化学反应方程式表示)。

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