Question

【题目】环境问题越来越受到人们的重视，“绿水青山就是金山银山”的理念已被人们认同。运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染具有重要意义。回答下列问题：

(1)亚硝酰氯(C—N=O)气体是有机合成中的重要试剂，它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得，该反应的热化学方程式为______________________。

相关化学键的键能如下表所示：

化学键	Cl—Cl	N≡O(NO气体)	Cl—N	N=O
键能/(kJ·mol－1)	243	630	200	607

(2)为研究汽车尾气转化为无毒无害的物质的有关反应，在某恒容密闭容器中充入4molCO和4 mol NO，发生反应2CO+2NO2CO2+N2，平衡时CO的体积分数与温度(T1<T2)压强的关系如图所示：

①该可逆反应达到平衡后，为在提高反应速率的同时提高NO的转化率，可采取的措施有___________(填标号)。

a．按体积比1：1再充入CO和NO b．改用高效催化剂

c．升高温度 d．增加CO的浓度

②由图可知，压强为20MPa、温度为T2下的平衡常数Kp=___________MPa－1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。保留4位小数)。

③若在B点对反应容器降低温度至T1的同时缩小体积至体系压强增大，达到新的平衡状态时，可能是图中A~F点中的___________点(填标号)。

(3)有人设想采用下列方法减少SO2、NO2对环境的污染：用CH4还原SO2，从产物中分离出一种含硫质量分数约为94%的化合物，并用这种化合物来还原NO2。这种含硫化合物和NO2反应的化学方程式为______________________。

(4)用NaOH溶液吸收SO2也是减少大气污染的一种有效方法。25℃时，将一定量的SO2通入到NaOH溶液中，两者完全反应，若溶液中，则该混合溶液的pH=___________(25℃时，H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.0×10－2，K a2=1.0×10－7)。

(5)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下：

①电极b上发生的是___________反应(填“氧化”或“还原”)。

②电极a的电极反应为_______________________。

Answer 1

【答案】2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)△H=-111kJ/mol； ad 0.0023MPa-1 F 4H2S+2NO2═N2+4H2O+4S 6 还原 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

【解析】

(1)根据反应的焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，据此计算；

(2)①根据图像，升高温度，平衡时CO的体积分数增大，平衡逆向移动，说明该反应的正反应是反应前后气体体积减小的放热反应，据此分析判断；

②由图可知，压强为20MPa、温度为T2下，平衡时CO的体积分数为40%，设参加反应的n(CO)=xmol，根据三段式计算解答；

③相同压强下降低温度平衡正向移动，NO体积分数减小，同一温度下增大压强平衡正向移动NO体积分数减小，据此分析判断；

(3)CH4还原SO2，生成一种含硫质量分数约为94%的化合物为H2S，NO2氧化H2S的生成物可减少氮氧化物对环境的污染，即生成N2和S单质，据此写出化学方程式；

(4) 根据==计算c(H+)，再求混合溶液的pH；

(5)Pt电极通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，则b为正极，据此分析解答。

Ⅰ．(1)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，反应的焓变△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和243kJ/mol+2×630kJ/mol-2×(200kJ/mol+607kJ/mol)=-111kJ/mol，故答案为：2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)△H=-111kJ/mol；

(2)①a．按体积比1∶1再充入CO和NO，相当于增大压强，平衡正向移动，NO转化率提高，故a正确；b．改用高效催化剂，只改变化学反应速率不影响平衡移动，所以NO转化率不变，故b错误；c．根据图像，升高温度，平衡时CO的体积分数增大，平衡逆向移动，NO转化率降低，故c错误；d．增加CO的浓度，平衡正向移动，NO转化率提高，故d正确；故答案为：ad；

②由图可知，压强为20MPa、温度为T2下，平衡时CO的体积分数为40%，设参加反应的n(CO)=xmol，

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

开始(mol)440 0

反应(mol) xx x 0.5x

平衡(mol)4-x 4-x x0.5x

平衡时混合气体物质的量=(4-x+4-x+x+0.5x)mol=(8-0.5x)mol，平衡时NO的体积分数平衡时CO的体积分数=×100%=40%，x=1，平衡时P(NO)=×20MPa=8MPa、P(CO)=×20MPa=8MPa、P(CO2)=×20MPa=MPa、P(N2)=×20MPa=MPa，该温度下平衡常数Kp===0.0023MPa-1，故答案为：0.0023MPa-1；

③相同压强下降低温度平衡正向移动，CO体积分数减小，同一温度下增大压强平衡正向移动，CO体积分数减小，所以符合条件的为点F，故答案为：F；

(3)根据原子守恒可知，CH4还原SO2，从产物中分离出一种含硫质量分数约为94%的化合物，假设该化合物中含有1个S原子，则该化合物的相对分子质量约为=34，则该化合物为H2S，NO2氧化H2S的生成物对环境无污染，则反应生成N2、S单质和H2O，根据原子守恒，反应的化学方程式为4H2S+2NO2═N2+4H2O+4S，故答案为：4H2S+2NO2═N2+4H2O+4S；

(4) 将一定量的SO2通入到NaOH溶液中，两者完全反应，====，解得c(H+)=1.0×10－6mol/L，则混合溶液的pH=6，故答案为：6；

(5)①Pt电极通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，则b为正极，正极上氧气得电子被还原，发生还原反应，故答案为：还原；

②a极为负极，负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH-向a极移动，参与反应，故电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。