Question

【題目】氮和硫的氧化物有多種，其中SO2和NOx都是大氣污染物，對它們的研究有助于空氣的凈化。

（1）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應:

2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)　K1　ΔH1<0　(Ⅰ)

2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)　 K2　ΔH2<0　(Ⅱ)

則4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH =________（用ΔH1、ΔH2表示）；平衡常數K=______（用K1、K2表示）

（2）為研究不同條件對反應（Ⅱ）的影響，在恒溫條件下，向2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10min時反應(Ⅱ)達到平衡。測得10min內v(ClNO)=7.5×10-3molL-1min-1，NO的轉化率α1=_______。其他條件保持不變，若反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉化率α2____α1（填“>”、“<”或“=”）。

（3）汽車使用乙醇汽油可減少石油的消耗，并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環保領域的重要課題。NO2尾氣常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和 NaNO2 ，已知常溫下NO2-的水解常數Kh=2×10-11 molL-1。 常溫下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH=5，則混合溶液中c(NO2-)和c(HNO2)的比值為_________。

（4）利用右圖所示裝置（電極均為惰性電極）也可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2。陽極的電極反應式為_______________。在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉化為無害氣體N2，同時有SO42-生成。該應的離子方程式為___________________。

（5）某研究性學習小組欲探究SO2能否與BaCl2溶液反應生成BaSO3沉淀。查閱資料得知常溫下BaSO3的Ksp=5.48×10-7，飽和亞硫酸中c(SO32-) =6.3×10-8 molL-1。將0.1 mol L-1的BaCl2溶液滴入飽和亞硫酸中，_____（填“能”、“不能”）生成BaSO3沉淀，原因是_______________________________（寫出推斷過程）。

Answer 1

【答案】 2ΔH1-ΔH2 K12/K2 75% > 50 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 4S2O42-+6NO2+8OH-=8SO42-+3N2↑+4H2O 不能 此時溶液中c(Ba2+)＜0.1 mol· L-1 ，c(SO32-)＜6.3×10-8mol· L-1，c(Ba2+)×c(SO32-)＜0.1×6.3×10-8=6.3×10-9＜Ksp(BaSO3)=5.48×10-7

【解析】（1）反應:2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)　K1　ΔH1<0　(Ⅰ)、2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)　 K2　ΔH2<0　(Ⅱ)，(Ⅰ)×2-(Ⅱ)，則4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH =2ΔH1-ΔH2 （用ΔH1、ΔH2表示）；平衡常數K= K12/K2 （用K1、K2表示）（2）測得10min內v（ClNO）=7.5×10-3mol·L-1·min-1，則△n（ClNO）=7.5×10-3mol·L-1·min-1×10min×2L=0.15mol，由方程式可知參加反應NO物質的量為0.15mol，則NO的轉化率為0.15mol/0.2mol×100%=75%；正反應為氣體物質的量減小的反應，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應（Ⅱ）在恒壓條件下進行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎上增大壓強，平衡正向移動，NO轉化率增大，故轉化率α2＞α1；（3）常溫下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的PH為5，則溶液中c（OH－）=10-9mol·L－1，NO2－的水解常數K=c(HNO2)×c(OH－)/c(NO2－)=2×10-11mol·L-1，則混合溶液中c（NO2－）和c（HNO2）的比值為c(NO2－)/c(HNO2)=c(OH－)/2×10-11=50；（4）陽極發生氧化反應，陽極上是二氧化硫被氧化為硫酸根，陽極電極反應式為：SO2+2H2O-2e－=SO42－+4H＋；在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉化為無害氣體N2，同時有SO42-生成。該應的離子方程式為 4S2O42-+6NO2+8OH-=8SO42-+3N2↑+4H2O；（5）BaCl2溶液滴入飽和亞硫酸中，不能生成BaSO3沉淀，原因是此時溶液中c(Ba2+)＜0.1 mol· L-1 ，c(SO32-)＜6.3×10-8mol· L-1，濃度商Qc=c(Ba2+)×c(SO32-)＜0.1×6.3×10-8=6.3×10-9＜Ksp(BaSO3)=5.48×10-7，所以不能產生沉淀。