Question

【题目】氮和硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的应用。

（1）已知：SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g) H=－99kJ·mol-1

SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+ NO(g) H=－41.8kJ·mol-1

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=－283kJ·mol-1

请写出CO和NO2反应生成CO2和NO的热化学反应方程式_________________,1molCO和1molNO2反应生成CO2和NO的能量反应示意图中的E2=_______kJ·mol-1

（2）可通过反应2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)来消除锅炉烟道气中的有毒气体,某温度下向密闭容器中通入一定量的SO2和CO气体发生反应，5分钟后达平衡，生成0.5 mol/L的CO2。

①反应开始至平衡时,SO2的平均反应速率v(SO2)=________；

②其他条件不变时，SO2的平衡转化率随反应温度变化如图，请用简洁文字解释原因_________________________________________;

（3）25℃，在0.10 molL1H2S溶液中，溶液pH与c(S2)关系如下表（忽略溶液体积的变化、H2S的挥发）,某溶液含0.020 molL1Mn2+、0.1 molL1H2S，当溶液的pH=5时，

Mn2+开始沉淀，则MnS的溶度积Ksp =________________;

pH	3	5	7	9	11
c(S2-)/ molL1	1.4×1015	1.4×1011	6.8×108	1.3×105	1.3×103

（4）一种脱除废水中NH4＋ 的电化学装置如图所示，请写出阳极的电极反应方程式：____________, 电解一段时间后阴极周围溶液的pH_____(填“增大”, “减小”或“不变”)。

Answer 1

【答案】 CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) H=－225.8kJ·mol-1 359.8 0.05mol/(L·min) 正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，故二氧化硫平衡转化率降低；温度高于445℃后硫变成气态，正反应变为吸热反应，温度升高平衡正向移动，故二氧化硫平衡转化率升高。 Ksp(MnS)=2.8×10－13 Cl－+H2O－2e－=ClO－+2H+ 增大

【解析】（1）本题考查盖斯定律的应用，目标反应方程式为CO＋NO2=CO2＋NO，①SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)，② SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+ NO(g)，③CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)，②＋③－①得出CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) △H=(－41.8－283＋99)kJ·mol－1=－225.8kJ·mol－1，根据热化学反应方程式，E2=(134＋225.8)kJ·mol－1=359.8kJ·mol－1；（2）考查化学反应速率的计算、影响化学平衡移动的因素，①生成CO2的浓度为0.5mol·L－1，因此消耗SO2的浓度为0.5/2mol·L－1=0.25 mol·L－1，根据化学反应速率的数学表达式，v(SO2)=0.25/5mol/(L·min)=0.05 mol/(L·min)；②根据图像，0～445℃，随着温度的升高，SO2的转化率降低，说明正反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，故二氧化硫平衡转化率降低；445℃以后温度，硫变成气态，SO2的转化率随着温度的升高而升高，说明正反应变为吸热反应，温度升高平衡正向移动，故二氧化硫平衡转化率升高；（3）pH=5时，溶液中c(S2－)=1.4×10－11mol·L－1，根据Ksp=c(Mn2＋)×c(S2－)=0.02×1.4×10－11=2.8×10－13；（4）考查电解原理和电极反应式的书写，根据电解原理，与电源正极相连的电极为阳极，阳极上失去电子，化合价升高，因此阳极电极反应式为Cl－＋H2O－2e－=ClO－＋2H＋；根据电解示意图，阴极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，生成OH－，溶液的pH增大。