Question

【題目】環境監測顯示，某地市的主要氣體污染物為SO2、NOx、CO等，其主要來源為燃煤、機動車尾氣。進行如下研究：

（1）為減少燃煤對SO2的排放，可將煤轉化為清潔燃料水煤氣（CO和H2）。

已知： ΔH＝241.8kJ·mol－1，

ΔH＝－110.5kJmol－1

寫出焦炭與1mol水蒸氣反應生成水煤氣的熱化學方程式：________。

（2）汽車尾氣中NO是在發動機汽缸中生成的，反應為N2（g）＋O2（g）2NO（g） ΔH＞0。

①將含0.8molN2和0.2molO2（近似空氣組成）的混合氣體充入某密閉容器中，保持1300℃反應達到平衡，測得生成8×10－4molNO。計算該溫度下此反應的化學平衡常數K＝________（填近似計算結果）。

②汽車啟動后，汽缸內溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是________．

（3）利用如圖所示裝置（電極均為惰性電極）可吸收SO2，并利用陰極排出的溶液吸收NO2。

①電極A的電極反應式為________；

電極B的電極反應式為________。

②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，同時生成SO32－。該反應的離子方程式為________。

Answer 1

【答案】C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g） ΔH＝＋131.3kJ·mol－14×10－6溫度升高，反應速率加快且平衡正向移動SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋2HSO3－＋2H＋＋2e－＝S2O42－＋2H2O4S2O42－＋2NO2＋8OH－＝8SO32－＋N2＋4H2O

【解析】(1)①已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6KJ/mol；②C(s)+O2(g)═CO(g)；△H=-110.51kJmol-1；利用蓋斯定律，將②-①×可得：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，△H=(-110.5kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+13l.3 kJ/mol，所以焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式為：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)；△H=+13l.30kJmol-1；

(2)①設反應容器的體積是aL，根據題意得：
N2(g)+O2(g)2NO(g)
初始濃度 0

轉化濃度

平衡濃度 - -

將各種物質的濃度帶入表達式得K=≈4×10-6；

②汽缸中發生的化學反應：N2(g)+O2(g)2NO(g)△H＞0，這是個吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡向正方向移動，單位時間內產生的NO多；

(3)①依據圖示可知，二氧化硫被氧化為硫酸根，所以二氧化硫所在的A區為陽極區，陽極區發生反應SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；B區為陰極區，HSO3－被還原為S2O42－，發生的電極反應為2HSO3－＋2H＋＋2e－＝S2O42－＋2H2O；

②陰極排出的溶液為S2O42-，二氧化氮與其發生反應，S2O42-中硫元素由+3價，變為硫酸根中硫元素為+4價，S2O42-被氧化是還原劑；二氧化氮中的氮元素化合價為+4價變為氮氣0價，二氧化氮被還原為氧化劑，依據原子守恒和得失電子守恒可得，發生的離子方程式為4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O。