Question

【题目】空气质量的好坏与空气中氮、硫氧化物的含量有着重要的关联，控制氮、硫氧化物的排放有利于改善空气质量。

（1）目前我国已对许多大型燃煤发电厂进行“脱硝（使NOx转化为N2）”工艺改造，这有利于氮元素在自然界中实现良性循环，“脱硝”涉及到的部分反应如下：

①4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) △H1=－1776kJ·mol－1；

②8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(g) △H2；

又知：③N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H3=+180kJ·mol－1；

④2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H4=－114kJ·mol－1

则△H2＝__________。

（2）氨的催化氧化是硝酸工业中最重要的一个反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H=－905kJ·mol－1；一定温度下，向2L某恒容密闭容器充入一定量的NH3、O2，测得NO与某种物质a的浓度与时间的关系如图1所示。

①物质a是___________，前3 min内用H2O表示的平均反应速率v(H2O)＝____________。

②若最初通入的O2物质的量为3.3mol，则该温度下反应的平衡常数的值为________。

③下列各项数据中能表明该反应已达到化学平衡状态的是_________（填选项字母）。

a. NH3与NO的生成速率相等 b.混合气体的密度保持不变

c. △H 保持不变 d.容器的总压强保持不变

（3）将NO2、NO混合气体用碱吸收可得到重要的化工产品NaNO2，已知常温下K(HNO2)=5×10-4，则5mol/L的NaNO2溶液的pH=________。

（4）消除SO2污染的方法之一是利用电化学法可直接将其转化为硫酸，转化原理如图2所示，则负极上的电极反应式为____________________________，质子的移动方向为____________________（填“自左向右”或“自右向左”）。

Answer 1

【答案】 -2670kJ/mol NH3 0.2mol/(L.min) 72.9 ad 9 SO2 - 2e-+2H2O=SO42-+4H+ 自左向右

【解析】(1)①4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) △H1=－1776kJ·mol－1；③N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H3=+180kJ·mol－1；④2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H4=－114kJ·mol－1；根据盖斯定律，将①×2+③×3-④×3得：8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(g) △H2=(－1776kJ·mol－1)×2+(+180kJ·mol－1)×3-(－114kJ·mol－1)×3=-2670kJ/mol，故答案为：-2670kJ/mol；

(2)①a物质的浓度减少，说明a为反应物，由图可知，前10min，△c(NO)：△c(a)=0.6：0.6=1：1，则a为氨气；前3min氨生成NO0.4mol/L，则生成的H2O为0.6mol/L，则前3min内H2O表示的平均反应速率为v(H2O)= =0.20mol/(Lmin)；故答案为：NH3；0.20mol/(Lmin)；

②若最初通入的O2物质的量为3.3mol，则该温度下反应的平衡常数的值为________。

由图可知反应在10min平衡，向2L某恒容器密闭容器中充入3.3molO2，则起始是氧气的浓度为1.65mol/L，

4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)

c始： 1.650 0

c转： 0.750.60.9

c平：0.20.9 0.60.9

则K==72.9；故答案为：72.9；

③a. 根据方程式，NH3与NO的生成速率相等，说明正逆反应速率相等，能够说明达到化学平衡状态，正确；b.容器的体积不变，混合气体的质量不变，混合气体的密度始终保持不变，不能说明达到化学平衡状态，错误；c. △H 与反应的进行程度无关，不能说明达到化学平衡状态，错误；d.该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，随着反应的进行，容器中气体的压强逐渐增大，当容器的总压强保持不变，说明达到化学平衡状态，正确；故选ad；

(3)已知常温下K(HNO2)=5×10-4，则Kh(NO2-)===0.2×10-10，因此Kh(NO2-)=0.2×10-10=≈，解得c(OH-)=1×10-5，c(H+)=1×10-9，pH=9，故答案为：9；

(4)负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，中子带正电荷，移动方向与电子相反，移动方向为自左向右，故答案为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；自左向右。