Question

【题目】环境监测显示，某地市的主要气体污染物为SO2，NOx，CO等，其主要来源为燃煤、机动车尾气。进行如下研究：

（1）为减少燃煤对SO2的排放，可将煤转化为清洁燃料水煤气（CO和H2）。

已知：H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H=-241.8kJ/mol

C（s）+1/2O2（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式______；

（2）汽车尾气中NO是在发动机气缸中生成的，反成为：N 2(g)+O 2(g) 2NO(g) △H＞0

①将含0.8 mol N2和0.2molO2（近似空气组成）的混合气体充入某密闭容器中，保持1300℃反应达到平衡，测得生成8×10-4molNO 。计算该温度下此反应的化学平衡常数K=_______（填近似计算结果）。

②汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时问内NO排放最越大，原因是______________。

(3)利用如图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收SO2，并利用阴极排出的溶液吸收NO2。

①电极A的电极反应式为________________；电极B的电极反应式为_____________。

②碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时生成SO32-。该反应的离子方程式为_______________。

Answer 1

【答案】 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.3 kJ.mol-l 4×10-6 温度升高，反应速率加快且平衡正向移动 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 2HSO3-+2H++2e- =S2O42-+2H2O 4S2O42-+2NO2+8OH- =8SO32-+ N2+4H2O

【解析】(1)①已知：ⅠH2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-241.8KJ/mol，ⅡC(s)+O2(g)=CO(g)△H=-110.5KJ/mol，利用盖斯定律计算反应热，将Ⅱ-Ⅰ可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.3KJ/mol；

(2)①已知气缸中生成NO的反应为：N2(g)+O2(g)2NO(g)△H＞0．若气缸中进入1mol空气(1mol空气含有0.8molN2和0.2molO2)，1300℃时在密闭容器内反应达到平衡．测得NO为8×10-4mol，反应前后气体物质的量相同，计算平衡常数时可以用物质的量代替平衡浓度计算，先计算物质的平衡量，N2为0.8mol-4×10-4 mol，O2为0.2mol-4×10-4 mol，带入平衡常数表达式即可，书写计算得K==4×10-6；
②气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移；

(3)①依据图示可知，阳极A电极上SO2发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；阴极B电极上HSO3-得电子生成S2O42-，阴极区发生反应2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；

②阴极排出的溶液为S2O42-，二氧化氮与其发生反应，S2O42-中硫元素由+3价，变为硫酸根中硫元素为+4价，S2O42-被氧化是还原剂；二氧化氮中的氮元素化合价为+4价变为氮气0价，二氧化氮被还原为氧化剂，依据原子守恒和得失电子守恒可得，发生的离子方程式为4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O。