Question

【题目】近几年我国大面积发生雾霾天气，其主要原因是SO2、NOx、挥发性有机物等发生二次转化，研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

（1）在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知有下列热化学方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0 kJ·mol-1

则CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝_____；

（2）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图一所示，电极材料为石墨。

① b表示_____离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A—E分别代表生产中的原料或产品。其中C为硫酸，则A表示______________。

②阳极的电极反应式为______________________________________。

（3）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2〔其中n(SO2):n(O2)=1:1〕，测得容器内总压强与反应时间如图二所示。

①图中A点时，SO2的转化率为________。

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率v0(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vA(逆)_____ v0(正) (填“>” “<”或“ = ”)。

Answer 1

【答案】 －875.3 阴 NaOH溶液 SO32--2e-+H2O=2H++SO42- 60% ＜

【解析】分析：(1).根据盖斯定律，①－②－③×2得所求热化学方程式的△H；(2). ①.从C为硫酸可知，b为阴离子交换膜、a为阳离子交换膜，在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子，则A为氢氧化钠、E为氢气；②.阳极为亚硫酸根离子放电生成硫酸根离子；(3). ①.利用三段式法，依据图中A点时气体压强为0.085，根据开始和A点时气体压强之比列式计算，转化率=×100%；②.先拐先平温度高，温度越高反应速率越大，达到平衡所需时间短。

详解：(1).已知①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0 kJ·mol-1，根据盖斯定律，①－②－③×2得CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝－875.3 kJ·mol-1，故答案为：－875.3；

(2). ①.从C为硫酸可知，硫酸根离子来自于亚硫酸根离子放电，故b为阴离子交换膜、a为阳离子交换膜，在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子，则A为氢氧化钠，E为氢气，故答案为：阴；NaOH溶液；

②.阳极为亚硫酸根离子放电生成硫酸根离子，电极反应式为SO32--2e-+H2O=2H++SO42-，故答案为：SO32--2e-+H2O=2H++SO42-；

(3). ①.设起始时氧气的物质的量为amol，A点时氧气消耗xmol，根据三段式法有：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始量(mol) a a 0

转化量(mol) 2x x 2x

A点量(mol) a-2x a-x 2x

图中A点时，气体的总压强为0.085，则 = ，解得x=0.3a，则SO2的转化率为×100%=60%，故答案为：60%；

②.根据图象可知，先拐先平温度高，则T1＜T2，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，因温度越高反应速率越快，则C点的正反应速率v0(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vA(逆)＜v0(正)，故答案为：＜。