Question

【題目】科學處理NOx、SO2等大氣污染物，對改善人們的生存環境具有重要的現實意義。

（1）利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-574kJmol-1

CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-867kJmol-1

則CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=___kJmol-1。

（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：

已知反應I的化學方程式為2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl，

若反應I中轉移3mol電子，則反應Ⅱ中可生成N2的體積為_________L（標準狀況下）。

（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液，吸收過程中水的電離平衡_________（填“增大”、“減小”或“不變”）；試計算溶液中c(SO32-)/c(HSO3-)=_______。（常溫下H2SO3的電離常數：Ka1=1×10-2 mol/L，Ka2=6.0×10-8mol/L）

（4）利用Fe2(SO4)3溶液也可處理SO2廢氣，所得Fe2+溶液有很多重要用途。保存1.8mol·L-1的FeSO4溶液時，為防止溶液中Fe2+被氧化，常加入________；為確保溶液中不出現渾濁，應調節溶液的pH不超過______。（常溫下，Ksp[Fe(OH)2]=1.8×10-16）

Answer 1

【答案】 －1160 6.72L 增大 60 鐵粉 6

【解析】

(l)已知：①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-574kJmol-1
②CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=-867kJmol-1，根據蓋斯定律：②×2—①，則CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H=—1160kJmol-1，所以答案為：－1160。

（2）根據題給流程圖知，反應Ⅱ為二氧化氮與亞硫酸鈉溶液反應生成氮氣和硫酸鈉，化學方程式為2NO2+4Na2SO3N2+4Na2SO4；由已知反應I的化學方程式為2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl，知，生成1molNO2轉移5mol電子，若反應I中轉移3mol電子，則反應Ⅰ 中生成0.6molNO2，由反應Ⅱ可知，生成N2的物質的量為0.3mol，標準狀況下體積為6.72L。

（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液，吸收過程中溶液由強堿溶液轉化為水解呈堿性的鹽溶液，水的電離平衡向右移動，電離程度增大；由H2SO3的二級電離常數表達式表達式知， =Ka2/c(H＋)=6.0×10—8/10—9=60。正確答案：60.

（4）利用Fe2(SO4)3溶液也可處理SO2廢氣，所得Fe2+溶液有很多重要用途。保存1.8mol·L-1的FeSO4溶液時，為防止溶液中Fe2+被氧化，常加入鐵粉。正確答案；鐵粉。因Ksp[Fe(OH)2]=1.8×10-16）由C2(OH-) C( Fe2+)= Ksp[Fe(OH)2] 知C(OH-)=1×10-8 mol/L則c(H+)=1×10-6 所以pH=6