Question

【題目】國家實施“青山綠水工程”，大力研究脫硝和脫硫技術(shù)。

(1)H2在催化劑作用下可將NO還原為N2。下圖是該反應(yīng)生成1mol水蒸氣的能量變化示意圖。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式________________________________。

(2)臭氧也是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝的反應(yīng)之一為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，不同溫度下，在兩個恒容容器中發(fā)生上述反應(yīng)，相關(guān)信息如下表及圖所示，回答下列問題:

容器	甲	乙
容積/L	1	1
溫度/K	T1	T2
起始充入量	lmolO3 2mol NO2	lmolO3 2mol NO2

①0-10min內(nèi)甲容器中反應(yīng)的平均速率：v(O3) =_______mol·L-1·min-1 。

②T1________T2 (填“>”“<”或“=”)，T1時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為____________。

③下列措施能提高容器乙中NO2轉(zhuǎn)化率的是________(填序號)。

A.向容器中充入He，增大容器的壓強(qiáng) B.升高容器的溫度

C.向容器中再充人一定量的NO2 D.向容器中再充入lmol O3和2mo NO2

④T1時，若起始時向容器甲中充入2mo1 NO2、lmolO3、2mollN2O5和2molO2，則脫硝反應(yīng)達(dá)到平衡前，v(正)________v(逆) (填“>”“<”“=”)。

(3)廢水處理時，通H2S(或加S2－)能使某些金屬離子生成極難溶的硫化物而除去。25°℃，某廢液中c(Mn2+)=0.02mol·L－1，調(diào)節(jié)廢液的pH使Mn2+開始沉淀為MnS時，廢液中c(H2S)=0.1mol·L－1，此時pH約為___________。(已知：Ksp(MnS)=5.0×10－14，H2S的電離常數(shù)：K1=1.5×10－7，K2=6.0×10－15，1g6=0.8)

Answer 1

【答案】2H2(g)+2NO(g) = N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1 0.02mol·(L·min)－1 ＜ 0.5 L/mol D ＜ 5.2

【解析】

（1）在催化劑作用下H2與NO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N2和水，由圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（2）①0-10min內(nèi)甲容器中N2O5的濃度變化量Δc（N2O5）為0.2 mol·L-1，由方程式可知O3的濃度變化量Δc（O3）為0.2mol·L-1，由速率公式計算；

②由圖象可知，乙先達(dá)到平衡，根據(jù)先拐先平數(shù)值大，則乙的溫度較高；由題給數(shù)據(jù)建立三段式計算平衡常數(shù)；

③依據(jù)化學(xué)平衡移動原理分析解答；

④依據(jù)濃度熵的計算結(jié)果分析判斷；

（4）先依據(jù)溶度積Ksp(MnS)計算c(S2—)，再依據(jù)H2S的電離常數(shù)K1和K2計算溶液中c(H + )。

（1）在催化劑作用下H2與NO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N2和水，由圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱化學(xué)方程式為2H2(g)+2NO(g) = N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1，故答案為：2H2(g)+2NO(g) = N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1；

（2）①0-10min內(nèi)甲容器中N2O5的濃度變化量Δc（N2O5）為0.2 mol·L-1，由方程式可知O3的濃度變化量Δc（O3）為0.2mol·L-1，v(O3) ===0.02mol·(L·min)－1，故答案為：0.02mol·(L·min)－1；

②由圖象可知，乙先達(dá)到平衡，根據(jù)先拐先平數(shù)值大，則乙的溫度較高，T1<T2；T1溫度下達(dá)到平衡時，c（N2O5）為0.5 mol·L-1，由已知數(shù)據(jù)建立如下三段式：

2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)

起（mol/L） 2 1 0 0

變（mol/L） 1 0.5 0.5 0.5

平（mol/L） 1 0.5 0.5 0.5

平衡常數(shù)K===0.5L/mol，故答案為：＜；0.5 L/mol；

③A、恒容容器中，向容器中充入He，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，NO2轉(zhuǎn)化率不變，A錯誤；

B、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，NO2轉(zhuǎn)化率減小，B錯誤；

C、向容器中再充入一定量的NO2，平衡正向進(jìn)行，但NO2轉(zhuǎn)化率減小，C錯誤；

D、向容器中再充入lmolO3和2moNO2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，NO2轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；

故選D，故答案為：D；

④T1時，若起始時向容器甲中充入2molNO2、1molO3、2molN2O5和2molO2，濃度商Qc==1 L/mol＞K=0.5L/mol，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則脫硝反應(yīng)達(dá)到平衡前，v（正）<v（逆），故答案為：<；

（4）Mn2+開始沉淀為MnS時，c(S2—)===2.5×10-12mol/L，溶液中c2(H + )==，c(H + )==6×10-6mol/L，溶液pH=-lg(6×10-6)=6—0.8=5.2，故答案為：5.2。