Question

【題目】近幾年我國大面積發生霧霾天氣，其主要原因是SO2、NOx、揮發性有機物等發生二次轉化，研究碳、氮、硫及其化合物的轉化對于環境的改善有重大意義。

（1）在一定條件下，CH4可與NOx反應除去NOx，已知有下列熱化學方程式：

①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0 kJ·mol-1

則CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝_____；

（2）某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的Na2SO3溶液進行電解，其中陰陽膜組合電解裝置如圖一所示，電極材料為石墨。

① b表示_____離子交換膜(填“陰”或“陽”)。A—E分別代表生產中的原料或產品。其中C為硫酸，則A表示______________。

②陽極的電極反應式為______________________________________。

（3）SO2經過凈化后與空氣混合進行催化氧化可制取硫酸，其中SO2發生催化氧化的反應為： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa條件下，往一密閉容器通入SO2和O2〔其中n(SO2):n(O2)=1:1〕，測得容器內總壓強與反應時間如圖二所示。

①圖中A點時，SO2的轉化率為________。

②在其他條件不變的情況下，測得T2℃時壓強的變化曲線如圖所示，則C點的正反應速率v0(正)與A點的逆反應速率vA(逆)的大小關系為vA(逆)_____ v0(正) (填“>” “<”或“ = ”)。

Answer 1

【答案】 －875.3 陰 NaOH溶液 SO32--2e-+H2O=2H++SO42- 60% ＜

【解析】分析：(1).根據蓋斯定律，①－②－③×2得所求熱化學方程式的△H；(2). ①.從C為硫酸可知，b為陰離子交換膜、a為陽離子交換膜，在陰極區應為水放電生成氫氣和氫氧根離子，則A為氫氧化鈉、E為氫氣；②.陽極為亞硫酸根離子放電生成硫酸根離子；(3). ①.利用三段式法，依據圖中A點時氣體壓強為0.085，根據開始和A點時氣體壓強之比列式計算，轉化率=×100%；②.先拐先平溫度高，溫度越高反應速率越大，達到平衡所需時間短。

詳解：(1).已知①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ·mol-1

②N2(g)＋2O2(g)2NO2(g) △H＝+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) △H＝－41.0 kJ·mol-1，根據蓋斯定律，①－②－③×2得CH4(g)＋2NO2(g)CO2(g)＋2H2O(g)＋N2(g) △H＝－875.3 kJ·mol-1，故答案為：－875.3；

(2). ①.從C為硫酸可知，硫酸根離子來自于亞硫酸根離子放電，故b為陰離子交換膜、a為陽離子交換膜，在陰極區應為水放電生成氫氣和氫氧根離子，則A為氫氧化鈉，E為氫氣，故答案為：陰；NaOH溶液；

②.陽極為亞硫酸根離子放電生成硫酸根離子，電極反應式為SO32--2e-+H2O=2H++SO42-，故答案為：SO32--2e-+H2O=2H++SO42-；

(3). ①.設起始時氧氣的物質的量為amol，A點時氧氣消耗xmol，根據三段式法有：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始量(mol) a a 0

轉化量(mol) 2x x 2x

A點量(mol) a-2x a-x 2x

圖中A點時，氣體的總壓強為0.085，則 = ，解得x=0.3a，則SO2的轉化率為×100%=60%，故答案為：60%；

②.根據圖象可知，先拐先平溫度高，則T1＜T2，C點是平衡狀態，A點反應未達到平衡狀態，因溫度越高反應速率越快，則C點的正反應速率v0(正)與A點的逆反應速率vA(逆)的大小關系為vA(逆)＜v0(正)，故答案為：＜。