Question

(18分)NOx、SO₂是主要的大气污染物，科学处理这些污染物对改善人们的生存环境具有重要的现实意义。
（1）利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1
则CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=   kJ?mol^-1。
（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：

写出反应Ⅱ的化学方程式 ___________________；已知反应I的化学方程式为2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，若反应I中转移0．5mol电子，则反应Ⅱ中可生成N₂的体积
为_________L（标准状况下）。
（3）常温下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=9的Na₂SO₃溶液，吸收过程中水的电离平衡_________移动（填“向左”、“向右”或“不”）；试计算溶液中 。
（常温下H₂SO₃的电离常数：）
（4）利用Fe₂(SO₄)₃溶液也可处理SO₂废气，其流程如下图所示。

①简述用Fe₂(SO₄)₃晶体配制溶液A的方法__________________。
②假设反应过程中溶液的体积不变，A、C两溶液的pH大小关系为：pH___pH。（填
“>”、“=”或“<”）。
③设计实验验证溶液B是否仍具有处理废气的能力，简述实验的操作、现象和结论_____________________________________________________________________________。

Answer 1

(l)—1160¹。（2）2NO₂+4Na₂SO₃N₂+4Na₂SO₄；1.12L。（3）向右；60。（4）①先将Fe₂(SO₄)₃晶体溶于一定浓度的硫酸，再加水稀释到所需的浓度。②＜。③取所得溶液少许，滴加硫氰酸钾溶液，若溶液变血红色，说明溶液B具有处理废气的能力，反之，不具有。

试题分析：(l)已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1，根据盖斯定律：②×2—①，
则CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=—1160kJ?mol^-1。（2）根据题给流程图知，反应Ⅱ为二氧化氮与亚硫酸钠溶液反应生成氮气和硫酸钠，化学方程式为2NO₂+4Na₂SO₃N₂+4Na₂SO₄；由反应I知，生成1molNO₂转移5mol电子，若反应I中转移0．5mol电子，则反应Ⅰ 中生成0.1molNO₂，由反应Ⅱ可知，生成N₂的物质的量为0.05mol，标准状况下体积为1.12L。（3）常温下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=9的Na₂SO₃溶液，吸收过程中溶液由强碱溶液转化为水解呈碱性的盐溶液，水的电离平衡向右移动；由H₂SO₃的二级电离常数表达式表达式知， =Ka₂/c(H^＋)=6.0×10^—8/10^—9=60。（4）①用Fe₂(SO₄)₃晶体配制Fe₂(SO₄)₃溶液时要注意防止铁离子水解，方法是先将Fe₂(SO₄)₃晶体溶于一定浓度的硫酸，再加水稀释到所需的浓度。②由题给流程知，该过程中发生的总反应为：2SO₂+O2+2H₂O==2H₂SO₄，A、C两溶液的pH大小关系为：pH_A＜pH_C。③验证溶液B是否仍具有处理废气的能力，即为检验溶液B中是否含有铁离子，实验的操作、现象和结论是取所得溶液少许，滴加硫氰酸钾溶液，若溶液变血红色，说明溶液B具有处理废气的能力，反之，不具有。