Question

【題目】氮氧化物、二氧化硫是造成大氣污染的主要物質，某科研小組進行如下研究。

（1）已知：

寫出SO2(g)與NO2(g)反應生成SO3(g)和NO(g)的熱化學方程式___________________。

（2）向容積為1L密閉容器中分別充入0.10molNO2和0.15mol SO2，在不同溫度下測定同一時刻NO2的轉化率，結果如圖所示。

①a、c兩點反應速率大小關系：υ(a)________υ(c)。（填“>”、“<”或“=”）

②溫度為T2時從反應開始經過2min達到b點，用SO3表示這段時間的反應速率為_____________，此溫度下該反應的平衡常數為____________，若在此溫度下，保持容器的容積不變，再向容器中充入0.20molNO2和0.30mol SO2，NO2的轉化率_________________。（填“增大”、“減小”或“不變”）

③NO2的轉化率隨溫度升高先增大后減小的原因是： ____________________。

（3）常溫下用NaOH溶液吸收SO2，在吸收過程中，溶液pH隨n(SO32―)∶n(HSO3―)變化關系如下表：

n(SO32―)∶n(HSO3―)	91∶9	1∶1	9∶91
pH	8.2	7.2	6.2

①當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度由大到小排列順序為______________。

②當向NaOH溶液中通入足量的SO2時，得到NaHSO3溶液，在pH為4~7之間電解，硫元素在陰極上被還原為Na2S2O4，這是電化學脫硫技術之一，寫出該陰極的電極反應式_____________。

Answer 1

【答案】 SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1 < 0.025mol·L－1·min－1 0.5 不變 溫度為T2，b點為平衡點，T2以前溫度升高，反應速率加快，NO2轉化率增大，T2以后，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，轉化率減小 c(Na+)> c(HSO3－) > c(SO32－) > c(H+)= c(OH－) 2HSO3－+2H++2e－=S2O42－+2H2O

【解析】(1)已知由圖分析得①2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)；△H=-196.6kJ/mol，②O2(g)+2NO(g)═2NO2(g)；△H=-113.0kJ/mol，根據蓋斯定律可得：SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ/mol，故答案為：SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ/mol；

(2)①溫度越高化學反應速率越快，故υ(a)＜υ(c)，故答案為：＜；

②n變(NO2)=0.1mol×50%=0.05mol

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

開始(mol/L) 0.15 0.1 0 0

變 (mol/L) 0.05 0.05 0.05 0.05

2min(mol/L) 0.1 0.05 0.05 0.05

v(SO3)= ==0.025molL-1min-1；K===0.5；α(NO2)= ×100%=50%，

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

開始(mol/L) 0.4 0.25 0.05 0.05

變 (mol/L)x x x x

2min(mol/L)0.4-x 0.25-x 0.05+x 0.05+x，

因為溫度不變，故K不變，即 =0.5，解得x=0.125，故α(NO2)= ×100%=50%，故轉化率不變；故答案為：0.025molL-1min-1；0.5；不變；

③NO2的轉化率隨溫度升高先增大后減小的原因是，溫度為T2，b點為平衡點，T2以前溫度升高，反應速率加快，NO2轉化率增大，T2以后，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，轉化率減小，故答案為：溫度為T2，b點為平衡點，T2以前溫度升高，反應速率加快，NO2轉化率增大，T2以后，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，轉化率減小；

(3)①SO32-+H2OHSO3-+OH-，HSO3-H++SO32-，亞硫酸兩步水解，第一步水解遠遠大于第二步水解，則離子濃度為c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H+)=c(OH-)，故答案為：c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H+)=c(OH-)；

②據陰極得電子發生還原反應，故電極方程式為2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O，故答案為：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O。