Question

【題目】近年來，天津連續(xù)出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾天氣，給人們的出行及身體造成了極大的危害。研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

(1)利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2。

①在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式是___。

②吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32-)：n(HSO3-)變化關(guān)系如下表：

n(SO32-):n(HSO3-)	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

由上表判斷，NaHSO3溶液顯______性（填“酸”、“堿”或“中”），用化學(xué)平衡原理解釋：__________。

③當(dāng)吸收液的pH降至約為6時，需送至電解槽再生。再生示意圖如下：

寫出HSO3-在陽極放電的電極反應(yīng)式：____________，當(dāng)陰極室中溶液pH升至8以上時，吸收液再生并循環(huán)利用。

(2)用CH4催化還原NO2可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； ΔH=-574 kJ mol-1

CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)：ΔH=-1160 kJ mol-1

若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L CH4還原 NO2至N2，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為______(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)，放出的熱量為_________kJ。

(3)工業(yè)上合成氨所需氫氣的制備過程中，其中的一步反應(yīng)為：

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)： ΔH<0

—定條件下，將CO(g)與H2O(g)以體枳比為1:2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時測得CO(g)與H2O(g)體積比為丨：6，則平衡常數(shù)K=__________(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

Answer 1

【答案】 2OH-+SO2═H2O + SO32- 酸 HSO3-存在；HSO3-H++ SO32-和 HSO3-+H2OH2SO3+OH-, HSO3-的電離程度強(qiáng)于水解程度 HSO3-+H2O-2e-═SO42-+3H+ l.6NA 173.4 2.67

【解析】（1）①酸性氧化物和堿反應(yīng)生成鹽和水，所以二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)方程式為2OH-+SO2＝H2O + SO32-；②在溶液中主要以HSO3-存在，HSO3-的電離很微弱，所以n（SO32-）：n（HSO3-）＜1：1，根據(jù)表格知，當(dāng)亞硫酸氫根離子的物質(zhì)的量大于亞硫酸根離子的物質(zhì)的量時，亞硫酸氫鈉溶液呈酸性，亞硫酸氫根離子既能水解又能電離，亞硫酸氫鈉溶液呈酸性同時說明HSO3-的電離程度大于水解程度；③陽極上亞硫酸氫根離子失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：HSO3-+H2O-2e-＝SO42-+3H+；（2）已知：

①CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； ΔH=-574 kJ mol-1

②CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)： ΔH=-1160 kJ mol-1

根據(jù)蓋斯定律將①+②/2即可得CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ/mol。n（CH4）=4.48L÷22.4L/mol，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為：0.20mol×8NA=1.60NA，放出的熱量為：0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ；（3）同一容器中各氣體的物質(zhì)的量之比等于其體積之比，設(shè)容器的體積為1L，加入的一氧化碳的物質(zhì)的量為1mol，則水的物質(zhì)的量為2mol，假設(shè)平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量為x，則

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

起始量（mol）1 2 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol）1-x 2-6x 1-x 1-x

平衡量（mol）x 6x 1-x 1-x

則：（1-x）：（2-6x）=1：1，x=0.2mol，所以平衡時，c（CO）=0.2mol/L，c（H2O）=1.2mol/L，c（H2）=c（CO2）=0.8mol/L，K=0.8×0.8/0.2×1.2=8/3≈2.67。