Question

【题目】“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题,CO、SO2、NO2是重要的大气污染气体。

（1）处理后的CO是制取新型能源二甲醚(CH3OCH3)的原料。

已知①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0 kJ/mol

③CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) ΔH3=+23.5 kJ/mol

则反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=________.

（2）已知973 K时,SO: 与NO2 反应生成SO,和NO,将混合气体经冷凝分离出的SO,可用于制备硫酸。

①973 K时,测得:

NO2(g)NO(g)+ 1/2O2(g) K1=0.018;

SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g) K2=20;

则反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的K3=________

②973K时,向容积为2 L的密闭容器中充人SO2、NO2 各0.2mol。平衡时SO2的转化率为________。

③恒压下,SO2的分压PSO2随温度的变化如图所示:

当温度升高时,SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的化学平衡常数_____(填“增大”或“减小”)， 判断理由 是_________.

（3）用纳米铁可去除污水中的NO3-。

①纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究发现,若PH偏低将会导致NO3-的去除率下降,其原因是___________.

②相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中的NO3-的速率有较大差异。

下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是____;Ⅱ中0~20min,用NO3-表示的平均反应速率为____mol·L-l·min-1。

反应时间/min		0	10	20	30	40
Ⅰ	c(NO3-)/10-4 mol/L	8	3.2	1.6	0.8	0.64
Ⅱ	c(NO3-)/10-4 mol/L (含少量Cu2+)	8	0.48	0.32	0.32	0.32

（4）用NaOH溶液吸收SO2可得NaHSO3溶液,对NaHSO3溶液中各离子浓度的关系，下列分析不合理的是___。(已知常温下K1(H2SO3)=1.5×10-2，,K2(H2SO3)=1.02×10-7)

A.[Na+]+[H+]=[HSO3-]+2[SO32-]+[OH-]

B.[Na+]=[HSO3-]+[SO32-]+[H2SO3]

C.[Na+]>[SO32-]>[HSO3-]>[OH-]>[H+]

D.[H+]+[SO32-]=[OH-]+[H2SO3]

Answer 1

【答案】 －203.5 kJmol-1 0.36 37.5% 减小 温度升高时，-lg()减小，则增大，化学平衡向逆向移动，化学平衡常数减小 H+与Fe粉反应生成H2 Fe与置换出的Cu构成原电池，加快NO3-的去除速率 3.84×10-5 C D

【解析】（1）根据盖斯定律：①×2+ ②×2-③，得到2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=－203.5 kJmol-1 ；正确答案：－203.5 kJmol-1。

(2)NO2(g)NO(g)+ 1/2O2(g) K1=0.018，K1=c(NO) c1/2(O2)/ c(NO2)，SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g) K2=20；K2= c(SO3)/ c(SO2) c1/2(O2)，SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的K3= c(SO3) c(NO) / c(NO2) c(SO2)；K1×K2= K3，所以K3=0.018×20=0.36,正确答案：0.36。

②设SO2的变化浓度为xmol/L，反应开始时 c(SO2)=0.1mol/L, c(NO2)=0.1 mol/L,

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始浓度 0.1 0.1 0 0

变化浓度 x x x x

平衡浓度 0.1-x 0.1-x x x

根据973K时, K3=0.36= x2/ (0.1-x)2,解之可得：x=3/8,所以平衡时SO2的转化率为3/8÷0.1×100%=37.5%；正确答案：37.5%。

③从图像可以分析出，当温度升高时，-lg()减小，则增大，化学平衡向逆向移动，化学平衡常数减小，正确答案：减小 ； 温度升高时，-lg()减小，则增大，化学平衡向逆向移动，化学平衡常数减小。

（3）①若PH偏低，则会发生H+与Fe粉反应生成H2等副反应，导致NO3-的去除率下降，正确答案：H+与Fe粉反应生成H2 。

②观察两种水样的区别可知，水样Ⅱ中含有一定量，而其去除速率明显快于水样Ⅰ，故可推测或催化纳米铁粉去除的反应，也可能是析出的与纳米铁粉形成原电池，对反应起到了促进作用；0~20min，用NO3-表示的平均反应速率为（8-0.32）×10-4 /20=3.84×10-5 mol·L-l·min-1；正确答案：Fe与置换出的Cu构成原电池，加快NO3-的去除速率； 3.84×10-5 。

（4）[Na+]+[H+]=[HSO3-]+2[SO32-]+[OH-]，符合电荷守恒规律：A正确；[Na+]=[HSO3-]+[SO32-]+[H2SO3]，符合硫原子的量守恒规律，B正确；亚硫酸氢钠溶液电离过程大于水解过程，溶液显酸性，所以[H+] >[OH-]，C错误；NaHSO3溶液中的质子守恒为[H+]+ [H2SO3]=[OH-]+[SO32-]，D错误；正确选项CD。