Question

【題目】氮、硫、碳的氧化物有多種，其中SO2和NOx都是大氣污染物，對它們的研究有助于空氣的凈化．
（1）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應(yīng)：2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g）　K1△H1＜0　（Ⅰ）
2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g）　 K2△H2＜0�。á颍�
4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常數(shù)K=（用K1、K2表示）．
（2）為研究不同條件對反應(yīng)（Ⅱ）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2 ， 10min時反應(yīng)（II）達到平衡．測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10﹣3molL﹣1min﹣1 ， NO的轉(zhuǎn)化率α1= ． 其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉(zhuǎn)化率α2α1（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題．某研究小組在實驗室以Ag﹣ZSM﹣5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的情況如圖1．
①若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為；在 =1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在左右．
②NO2尾氣常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和 NaNO2 ． 已知NO2﹣的水解常數(shù)K=2×10﹣11molL﹣1 ， 常溫下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的PH為5，則混合溶液中c（NO2﹣）和c（HNO2）的比值為
（4）利用圖2所示裝置（電極均為惰性電極）也可吸收SO2 ， 并用陰極排出的溶液吸收NO2 ． 陽極的電極反應(yīng)式為在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2 ， 使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時有SO42﹣生成．該反應(yīng)的離子方程式為
（5）消除汽車尾氣，可以通過反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g）．當(dāng)質(zhì)量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．如圖3表示在其他條件不變時，NO的濃度c（NO）]隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線．①該反應(yīng)的△H（填“＞”或“＜”）0．
②若催化劑的表面積S1＞S2 ， 在右圖中畫出c（NO）在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線（并作相應(yīng)標(biāo)注）．
（6）某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究SO2能否與BaCl2溶液反應(yīng)生成BaSO3沉淀．查閱資料得知常溫下BaSO3的KSP為5.48×10﹣7 ， 飽和亞硫酸中c（SO32﹣）=6.3×10﹣8 molL﹣1 ． 將0.1molL﹣1的BaCl2溶液滴入飽和亞硫酸中，（填“能”或“不能”）生成BaSO3沉淀，原因是（請寫出必要的推斷過程）．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）75%；＞
（3）NO的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫有利于反應(yīng)逆向進行；870℃；50
（4）SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+；4S2O42﹣+6NO2+8OH﹣═8SO42﹣+3N2+4H2O
（5）＜；
（6）不能；若溶液中c（Ba2+）=0.1 mol?L﹣1 ， c（SO32﹣）=6，3×10﹣8mol?L﹣1 ， 其濃度積Q=c（Ba2+）×c（SO32﹣）＜0.1×6.3×10﹣8=6.3×10﹣9＜Ksp（BaSO3）=5.48×10﹣7
【解析】解：（1）已知：①2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g），②2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），
根據(jù)蓋斯定律①×2﹣②可得：4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），則該反應(yīng)平衡常數(shù)K= ，所以答案是： ；（2）測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10﹣3molL﹣1min﹣1 ， 則△n（ClNO）=7.5×10﹣3molL﹣1min﹣1×10min×2L=0.15mol，由方程式可知參加反應(yīng)NO物質(zhì)的量為0.15mol，則NO的轉(zhuǎn)化率為 ×100%=75%；正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，恒溫恒容下條件下，到達平衡時壓強比起始壓強小，其他條件保持不變，反應(yīng)（Ⅱ）在恒壓條件下進行，等效為在恒溫恒容下的平衡基礎(chǔ)上增大壓強，平衡正向移動，NO轉(zhuǎn)化率增大，故轉(zhuǎn)化率α2＞α1 ， 所以答案是：75%；＞；（3）①升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，可能是NO的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫有利于反應(yīng)逆向進行，由圖可知，在 =1的條件下，870℃時NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率接近為100%，故最佳溫度為870℃，所以答案是：NO的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫有利于反應(yīng)逆向進行；870℃；②常溫下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的PH為5，則溶液中c（OH﹣）=10﹣9mol/L，NO2﹣的水解常數(shù)K= =2×10﹣11molL﹣1 ， 則混合溶液中c（NO2﹣）和c（HNO2）的比值為 =50，所以答案是：50；（4）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極上是二氧化硫被氧化為硫酸根，陽極電極反應(yīng)式為：SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+；陰極排出的溶液為S2O42﹣ ， 與二氧化氮發(fā)生轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時有SO42﹣生成，無害氣體為氮氣，反應(yīng)離子方程式為：4S2O42﹣+6NO2+8OH﹣═8SO42﹣+3N2+4H2O，所以答案是：SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+；4S2O42﹣+6NO2+8OH﹣═8SO42﹣+3N2+4H2O；（5）①．溫度T2到達平衡的時間短，反應(yīng)速率快，故溫度T2＞T1 ， 溫度越高，平衡時NO的濃度越高，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，所以答案是：＜；
②．催化劑的表面積S1＞S2 ， 則催化劑S1到達平衡的時間比催化劑S2短，催化劑不影響平衡移動，平衡時NO的濃度相同，故c（NO） 在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線為： ，所以答案是： ；（6）若溶液中c（Ba2+）=0.1 molL﹣1 ， c（SO32﹣）=6.3×10﹣8molL﹣1 ， 其濃度積Q=c（Ba2+）×c（SO32﹣）=0.1×6.3×10﹣8=6.3×10﹣9＜Ksp（BaSO3）=5.48×10﹣7 ， 故不能析出BaSO3沉淀，
所以答案是：不能；若溶液中c（Ba2+）=0.1 molL﹣1 ， c（SO32﹣）=6，3×10﹣8molL﹣1 ， 其濃度積Q=c（Ba2+）×c（SO32﹣）＜01×6.3×10﹣8=6.3×10﹣9＜Ksp（BaSO3）=5.48×10﹣7 ．
【考點精析】本題主要考查了化學(xué)平衡常數(shù)的含義和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識點，需要掌握指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)；化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）才能正確解答此題．