Question

【題目】“廢氣”的綜合處理與應用技術是科研人員的重要研究課題，CO、SO2、NO2是重要的大氣污染氣體。

（1）處理后的CO是制取新型能源二甲醚(CH3OCH3)的原料。

已知①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH1= -41.0 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= -49.0 kJ/mol

③CH3OCH3(g)+H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH3= +23.5 kJ/mol

則反應2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=________.

（2）已知973 K時,SO2與NO2反應生成SO3和NO，將混合氣體經冷凝分離出的SO3可用于制備硫酸。

①973 K時，測得:NO2(g) NO(g)+ O2(g) K1=0.018；SO2(g) + O2(g) SO3(g) K2=20；則反應SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)的K3=________

②973K時,向容積為2 L的密閉容器中充入SO2、NO2 各0.2mol。平衡時SO2的轉化率為______。

③恒壓下，SO2的分壓PSO2隨溫度的變化如圖所示:

當溫度升高時,SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)的化學平衡常數______(填“增大”或“減小”)， 判斷理由是______________________。

（3）用納米鐵可去除污水中的NO3－。

①納米鐵粉與水中NO3－反應的離子方程式為4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究發現，若pH偏低將會導致NO3－的去除率下降，其原因是______________________。

②相同條件下，納米鐵粉去除不同水樣中的NO3－的速率有較大差異。下表中Ⅰ和Ⅱ產生差異的原因可能是________________________________________；Ⅱ中0~20min，用NO3－表示的平均反應速率為______________mol·L－l·min－1。

反應時間/min		0	10	20	30	40
Ⅰ	c(NO3－)/10－4 mol·L－1	8	3.2	1.6	0.8	0.64
Ⅱ	c(NO3－)/10－4 mol·L－1 (含少量Cu2+)	8	0.48	0.32	0.32	0.32

（4）用NaOH溶液吸收SO2可得NaHSO3溶液,對NaHSO3溶液中各離子濃度的關系，下列分析不合理的是___。(已知常溫下K1(H2SO3)=1.5×10－2，,K2(H2SO3)=1.02×10－7)

A．c(Na+)+c(H+)=c(HSO3－) +2c(SO32－) +c(OH－)

B．c(Na+) =c(HSO3－) +c(SO32－) +c(H2SO3)

C．c(Na+) >c(SO32－) >c(HSO3－) > (OH－)c>c(H+)

D．c(H+) +c(SO32－) =c(OH－) +c(H2SO3)

Answer 1

【答案】－203.5 kJmol-1 0.36 37.5% 減小 溫度升高時，-lg()減小，則增大，化學平衡向逆向移動，化學平衡常數減小 H+與Fe粉反應生成H2 Fe與置換出的Cu構成原電池，加快NO3-的去除速率 3.84×10-5 C D

【解析】

（1）根據目標反應方程式，①×2＋2×②－③，△H=(－41.0×2－49.0×2－23.5)kJ·mol－1=－203.5kJ·mol－1；（2）①根據化學平衡常數的定義，K3=，K1=，K2=，K3=K1×K2=0.018×20=0.36；②

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

起始： 0.2 0.2 0 0

變化： x x x x

平衡： 0.2－x 0.2－x x x 根據化學平衡常數的表達式，求出x=0.075mol，則SO2的轉化率為0.075/0.2×100%=37.5%；③根據坐標系，溫度升高時，-lg(PSO2)減小，則PSO2增大，化學平衡向逆向移動，化學平衡常數減小；（3）①pH偏低，c(H＋)增大，Fe能與H＋反應生成H2，造成與NO3－反應Fe的量減少，使NO3－的去除率降低；②II中加入少量的Cu2＋，Fe能把Cu2＋置換出來，構成原電池，加快反應速率，從而加快NO3－去除率；0~20min消耗NO3－的物質的量濃度為(8×10－4－0.32×10－4)mol·L－1=7.68×10－4mol·L－1，根據化學反應速率數學表達式，v(NO3－)=7.68×10－4/20mol/(L·min)=3.84×10－5mol/(L·min)；（4）A、根據電荷守恒，因此有c(Na＋)＋c(H＋)=c(HSO3－)＋2c(SO32－)＋c(OH－)，故A說法正確；B、根據物料守恒，c(Na＋)=c(HSO3－)＋c(SO32－)＋c(H2SO3)，故B說法正確；C、HSO3－的水解平衡常數為Kh=Kw/Ka1=≈7×10－13<Ka1，HSO3－的電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，即離子濃度大小順序是c(Na＋)>c(HSO3－)>c(H＋)>c(SO32－)>c(OH－)，故C說法錯誤；D、根據質子守恒，c(H2SO3)＋c(H＋)=c(SO32－)＋c(OH－)，故D說法錯誤；綜上所述CD符合題意。