Question

【題目】環(huán)境監(jiān)測顯示，某地市的主要?dú)怏w污染物為SO2、NOx、CO等，其主要來源為燃煤、機(jī)動(dòng)車尾氣。進(jìn)行如下研究：

（1）為減少燃煤對(duì)SO2的排放，可將煤轉(zhuǎn)化為清潔燃料水煤氣（CO和H2）。

已知： ΔH＝241.8kJ·mol－1，

ΔH＝－110.5kJmol－1

寫出焦炭與1mol水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣的熱化學(xué)方程式：________。

（2）汽車尾氣中NO是在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中生成的，反應(yīng)為N2（g）＋O2（g）2NO（g） ΔH＞0。

①將含0.8molN2和0.2molO2（近似空氣組成）的混合氣體充入某密閉容器中，保持1300℃反應(yīng)達(dá)到平衡，測得生成8×10－4molNO。計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝________（填近似計(jì)算結(jié)果）。

②汽車啟動(dòng)后，汽缸內(nèi)溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是________．

（3）利用如圖所示裝置（電極均為惰性電極）可吸收SO2，并利用陰極排出的溶液吸收NO2。

①電極A的電極反應(yīng)式為________；

電極B的電極反應(yīng)式為________。

②堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時(shí)生成SO32－。該反應(yīng)的離子方程式為________。

Answer 1

【答案】C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g） ΔH＝＋131.3kJ·mol－14×10－6溫度升高，反應(yīng)速率加快且平衡正向移動(dòng)SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋2HSO3－＋2H＋＋2e－＝S2O42－＋2H2O4S2O42－＋2NO2＋8OH－＝8SO32－＋N2＋4H2O

【解析】(1)①已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6KJ/mol；②C(s)+O2(g)═CO(g)；△H=-110.51kJmol-1；利用蓋斯定律，將②-①×可得：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，△H=(-110.5kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+13l.3 kJ/mol，所以焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)；△H=+13l.30kJmol-1；

(2)①設(shè)反應(yīng)容器的體積是aL，根據(jù)題意得：
N2(g)+O2(g)2NO(g)
初始濃度 0

轉(zhuǎn)化濃度

平衡濃度 - -

將各種物質(zhì)的濃度帶入表達(dá)式得K=≈4×10-6；

②汽缸中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：N2(g)+O2(g)2NO(g)△H＞0，這是個(gè)吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡向正方向移動(dòng)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的NO多；

(3)①依據(jù)圖示可知，二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的A區(qū)為陽極區(qū)，陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；B區(qū)為陰極區(qū)，HSO3－被還原為S2O42－，發(fā)生的電極反應(yīng)為2HSO3－＋2H＋＋2e－＝S2O42－＋2H2O；

②陰極排出的溶液為S2O42-，二氧化氮與其發(fā)生反應(yīng)，S2O42-中硫元素由+3價(jià)，變?yōu)榱蛩岣�中硫元素�?4價(jià)，S2O42-被氧化是還原劑；二氧化氮中的氮元素化合價(jià)為+4價(jià)變?yōu)榈獨(dú)?價(jià)，二氧化氮被還原為氧化劑，依據(jù)原子守恒和得失電子守恒可得，發(fā)生的離子方程式為4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O。