Question

3．研究NO_x、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）處理含CO、SO₂煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉化為單質(zhì)S．已知：1molCO（g）與適量的SO₂（g）反應生成S（s）和CO₂（g）時，放出135kJ的熱量，則此反應的熱化學方程式為．
（2）用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1molCH₄（g）直接將NO₂（g）還原至N₂（g），整個過程中放出的熱量為867kJ，則△H₂=-1160KJ/mol．
（3）汽車尾氣中的NO（g）和CO（g）在一定溫度和催化劑條件下可轉化為N₂（g）和CO₂（g）得到凈化．已知 2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0
在25℃、101kPa下，將2molNO、2.4molCO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示．
①0～15min 內(nèi)，v（CO₂）=0.027 mol?L^-1?min^-1，25℃時該反應平衡常數(shù)為0.14（該空保留2位小數(shù)）；
②20min 時若改變反應條件，導致NO濃度下降，則改變的條件不可能是a（填選項序號）．
a．升高溫度    b．增加CO的量    c．降低溫度     d．擴大容積
（4）SO₂尾氣常用飽和Na₂SO₃溶液吸收，減少SO₂氣體污染并可得到重要的化工原料NaHSO₃．已知NaHSO₃溶液同時存在以下兩種平衡：
①HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，②HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-；常溫下，0．l mol/L NaHSO₃溶液的pH＜7，則該溶液中c（H₂SO₃）＜c（SO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）已知1molCO（g）與適量的SO₂（g）反應生成S（s）和CO₂（g）時，放出135kJ的熱量，書寫熱化學方程式時注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應熱；
（3）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867KJ，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ•mol^-1；
（3）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（CO₂），運用三行式求平衡時各組分的濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)等于平衡時生成物的濃度冪之積比反應物濃度冪之積，來求平衡常數(shù)；
②a．升高溫度平衡逆向移動，導致NO濃度增加； b．增加CO的量，平衡正向移動，導致NO濃度下降； c．降低溫度，平衡正向移動，導致NO濃度下降，d．擴大容積平衡逆向移動，但導致NO濃度下降；
（4）常溫下，0.1mol•L^-1NaHSO₃溶液的pH小于7，說明HSO₃^-電離程度大于水解程度．

解答 解：（1）已知1molCO（g）與適量的SO₂（g）反應生成S（s）和CO₂（g）時，放出135kJ的熱量，因此反應的熱化學方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol，故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867KJ，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ•mol^-1，則（-574KJ•mol^-1+△H₂）×$\frac{1}{2}$=-867KJ•mol^-1，
解得△H₂=-1160KJ/mol，
故答案為：-1160KJ/mol；
（3）①v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（1.2-0.8）mol/L}{15min}$=0.027 mol?L^-1?min^-1；所以v（CO₂）=v（CO）=0.027 mol?L^-1?min^-1；
         2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
初起：1                1.2            0             0
變化：0.4             0.4           0.4           0.4
平衡：0.6            0.8            0.4           0.4
所以K=$\frac{0．{4}^{2}×0.4}{0．{6}^{2}×0．{8}^{2}}$=0.14，故答案為：0.027 mol?L^-1?min^-1； 0.14； 
②a．升高溫度平衡逆向移動，導致NO濃度增加，故符合； b．增加CO的量，平衡正向移動，導致NO濃度下降，故不符合； c．降低溫度，平衡正向移動，導致NO濃度下降，故不符合； d．擴大容積平衡逆向移動，但導致NO濃度下降，故不符合；故選：a；
（4）已知NaHSO₃中的HSO₃^-既能電離又能水解：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-電離顯酸性，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃ +OH^- 水解顯堿性；常溫下，0.1mol•L^-1NaHSO₃溶液的pH小于7，
說明電離大于水解，故：c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），故答案為：＜．

點評 本題考查了蓋斯定律，平衡移動原理理解應用，化學平衡常數(shù)，鹽類水解分析應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．