Question

【题目】研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。

Ⅰ. NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。

已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH＝－564 kJ·mol－1

（1）2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________.

（2）T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。

①已知：平衡时气体的分压＝气体的体积分数×体系的总压强，T℃时达到平衡，此时体系的总压强为p=20MPa，则T℃时该反应的压力平衡常数Kp ＝_______；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡将_____ (填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如上图所示的变化，则改变的条件可能是_____(填序号)

A.增大CO浓度 B.升温 C.减小容器体积 D.加入催化剂

Ⅱ. SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。

已知：亚硫酸：Ka1=2.0×10-2 Ka2=6.0×10-7

（3）请通过计算证明，NaHSO3溶液显酸性的原因：_________________________

（4）如图示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为____________________；若通入的NO体积为4.48L(标况下)，则另外一个电极通入的SO2质量至少为________g。

Answer 1

【答案】 -744 kJ·mol－1 0.0875 (或7/80) 不 AC HSO3-的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7(HSO3-的电离常数)，所以显酸性 6H＋＋ NO＋ 5e－ ＝ NH＋H2O 32

【解析】

本题考查盖斯定律、化学平衡常数计算、勒夏特列原理、电离平衡常数、水解平衡常数、水的离子积的关系等。

（1）由盖斯定律可知：①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，②2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)，②－①得出：△H=(－564－180)kJ·mol－1=－744kJ·mol－1；

（2） ①2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)

起始/mol： 0.4 0.4 0 0

变化/mol： 0.2 0.2 0.2 0.1

平衡/mol： 0.2 0.2 0.2 0.1，

p(NO)=p(CO)=p(CO2)= 20MPa×=

p(N2)= 20MPa×=

Kp===0.0875；根据①的分析，化学平衡常数K=5，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此时的浓度商为仍为5，因此平衡不移动；②15min时，改变某一因素，NO的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动。增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，A项正确；正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，NO的物质的量增大，B项错误；减小容器的体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，NO物质的量减小，C项正确；加入催化剂，化学平衡不移动，D项错误；（3）HSO3-的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7，电离平衡常数大于水解

平衡常数，说明溶液显酸性；（4）根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH4＋，即NO在阴极上发生NO＋6H＋＋5e－=NH4＋＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42－，根据得失电子数目守恒，因此有2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为4.48×5×64/(2×22.4)g=32g。