研究發現NOx和SO2是霧霾主要成分。I.NOx主要來源於汽車尾氣,可以利用化學方法將二者轉化為無毒無害物質。...
問題詳情:
研究發現NOx和SO2是霧霾主要成分。
I.NOx主要來源於汽車尾氣,可以利用化學方法將二者轉化為無毒無害物質。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ· mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=-564 kJ· mol-1
(1)2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H=___________,該反應在___________下能自發進行(填“高溫”低溫”或“任意溫度”)
(2)T℃時,將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中,保持溫度和體積不變,反應過程0-5min中NO的物質的量隨時間變化如右圖所示。
①已知:平衡時氣體的分壓=氣體的體積分數×體系的總壓強,T℃時達到平衡,此時體系的總壓強為P=14MPa,則T℃時該反應的壓力平衡常數Kp=___________MPa-1;平衡後,再向容器中充入NO和CO2各0.1mol,平衡將___________(填“向左”“向右”或“不")移動
②15min時,若改變外界反應條件,導致n(NO)發生如圖所示變化,則改變的條件可能是___________(填字母)
A.升溫 B.增大CO濃度 C.加入催化劑 D減小容器體積
Ⅱ.SO2主要來源於煤的燃燒。燃燒煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物汙染的關鍵。
(1)已知:亞硫*的電離常數為Ka1=2.0×10-2,Ka2=6.0×10-7。則NaSO3溶液呈___________(填“**”、“中*”或“鹼*”)
(2)如圖所示的電解裝置,可將霧霾中的NO、SO2轉化為硫*銨,從而實現廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應式為___________;若通入的N體積為4.48L(標況下),則另外一個電極通入SO2的質量理論上應為__________g。
【回答】
【*】 (1). -744 kJ·mol-1 (2). 低溫 (3). 0.125(或1/8) (4). 不 (5). BD (6). ** (7). 6H++NO+5e-===NH4++H2O (8). 32
【解析】
【分析】
根據蓋斯定律和△G=△H−T△S<0解答;根據三段式, 化學平衡常數K 與Qc的關係進行判斷;根據 15min時,改變某一因素,NO的物質的量減少,說明平衡向正反應方向移動,結合化學平衡的影響因素分析;根據HSO3−的電離平衡常數與水解平衡常數大小判斷;根據電解裝置得失電子數目守恆進行計算。
【詳解】(1)根據蓋斯定律①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180 kJ· mol-1 ②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H=-564 kJ· mol-1,②−①得:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H= (−564−180)kJ⋅mol−1=−744kJ⋅mol−1,該反應為氣體體積縮小的放熱反應,其△H<0、△S<0,則溫度處於低溫下滿足△G=△H−T△S<0,能自發進行;故*為:−744kJ⋅mol−1;低溫;
(2)①由圖1知,2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g),
起始(mol) 0.4 0.4 0 0
轉化(mol) 0.2 0.2 0.2 0.1
平衡(mol) 0.2 0.2 0.2 0.1
各組分的體積分數分別是:、、、,,Kp==(14×)2×(14)/ [(14×)2×(14×)2]=0.125;根據①的分析,化學平衡常數K==5,再向容器中充入NO和CO2各0.3mol,此時的濃度商Qc==5=K,因此平衡不移動;故*為:0.125;不;
②15min時,改變某一因素,NO的物質的量減少,說明平衡向正反應方向移動:
A. 正反應是放熱反應,升溫,平衡向逆反應方向移動,NO的物質的量增大,故A錯誤;
B. 增大CO的濃度,平衡向正反應方向移動,NO的物質的量減小,故B正確;
C. 加入催化劑,化學平衡不移動,故C錯誤;
D. 減小容器的體積,相當於增大壓強,平衡向正反應方向移動,NO物質的量減小,故D正確;
故*為:BD;
Ⅱ(1)由於HSO3−的水解常數K=Kw/Ka1=5.0×10−13<Ka2=6.0×10−7,說明HSO3−的電離平衡常數大於水解平衡常數,則HSO3−的溶液顯**;*:**;
(2)根據電解裝置,NO和SO2轉化為硫*銨,說明NO轉化成NH4+,即NO在*極上發生反應NO+6H++5e−=NH4++H2O,陽極反應式為SO2+2H2O−2e−=4H++SO42−,根據得失電子數目守恆,有2NO∼10e−∼5SO2,則SO2的物質的量為:n(SO2)=5/2n(NO)=4.48L/22.4L∙mol-1×5/2=0.5mol,SO2的質量為64g/mol×0.5mol=32g,故*為:6H++NO+5e-===NH4++H2O;32。
知識點:電離平衡 水解平衡
題型:綜合題
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