Question

【題目】NH3、NOx、SO2處理不當(dāng)易造成環(huán)境污染，如果對(duì)這些氣體加以利用就可以變廢為寶，既減少了對(duì)環(huán)境的污染，又解決了部分能源危機(jī)問(wèn)題。

（l）硝酸廠(chǎng)常用催化還原方法處理尾氣。CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2。已知：

①

②

則反應(yīng) （1）△H=_______

（2）工業(yè)上利用氨氣生產(chǎn)氫氰酸（HCN）的反應(yīng)為：

①在一定溫度條件下，向2L恒容密閉容器中加入2 mol CH4和2 mol NH3，平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)為30%，所用時(shí)間為10 min，則該時(shí)間段內(nèi)用CH4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為______ mol·L-l·min-1，該溫度下平衡常數(shù)K= ___。若保持溫度不變，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，則此時(shí)v正 ___（填“>”“=”或“<”）v逆 。

②其他條件一定，達(dá)到平衡時(shí)NH3轉(zhuǎn)化率隨外界條件X變化的關(guān)系如圖1所示。X代表 ___（填字母代號(hào)）。

A 溫度 B 壓強(qiáng) C 原料中CH4與NH3的體積比

（3）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3進(jìn)行電解生產(chǎn)硫酸，其中陰、陽(yáng)膜組合電解裝置如圖2所示，電極材料為石墨。A--E分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品，b表示____（填“陰”或“陽(yáng)”）離子交換膜。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_______

Answer 1

【答案】-958.0kJmol-1 0.025 0.1875(mol/L)2 ＜ B 陰 SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律分析計(jì)算；

(2)①根據(jù)三段式結(jié)合平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)為30%計(jì)算出反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量，再結(jié)合v(CH4)=和K=計(jì)算，保持溫度不變，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，根據(jù)Qc與K的關(guān)系判斷；

②根據(jù)圖示，X越大，轉(zhuǎn)化率越小，平衡逆向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)的影響因素分析判斷；

(3) 由得到的Na2SO3進(jìn)行電解生產(chǎn)硫酸，硫酸根來(lái)源于亞硫酸根的放電，該過(guò)程發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽(yáng)極發(fā)生，據(jù)此分析解答。

(1) ①，②，CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2發(fā)生的反應(yīng)為：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)，根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得熱化學(xué)方程式：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)△H=(-890.3kJmol-1)-(+67.7kJmol-1)=-958.0kJmol-1，故答案為： -958.0kJmol-1；

(2)①設(shè)10 min時(shí)，反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量為x，

則×100%=30%，解得：x=0.5，因此v(CH4)===0.025 mol·L-l·min-1，該溫度下，K===0.1875(mol/L)2，保持溫度不變，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，此時(shí)Qc===0.5208(mol/L)2＞K，平衡逆向移動(dòng)，則v正 ＜v逆，故答案為：0.025；0.1875(mol/L)2；＜；

②根據(jù)圖示，X越大，轉(zhuǎn)化率越小，平衡逆向移動(dòng)。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，正確；原料中CH4的體積越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越高，錯(cuò)誤；與圖象符合的是B，故答案為：B；

(3) 由得到的Na2SO3進(jìn)行電解生產(chǎn)硫酸，硫酸根來(lái)源于亞硫酸根的放電，該過(guò)程發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽(yáng)極發(fā)生，故b為陰離子交換膜，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-，故答案為：陰；SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-。