Question

NOx、SO₂是主要的大氣污染物，科學(xué)處理這些污染物對(duì)改善人們的生存環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)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=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1
則CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：
NO

ClO2

反應(yīng)Ⅰ

NO₂

Na2SO3水溶液

反應(yīng)Ⅱ

N₂
寫(xiě)出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式

 

；已知反應(yīng)I的化學(xué)方程式為2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+HCl，若反應(yīng)I中轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則反應(yīng)Ⅱ中可生成N₂的體積為

 

L（標(biāo)準(zhǔn)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(guò)程中水的電離平衡

 

移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”）；試計(jì)算溶液中

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

=

 

．
（常溫下H₂SO₃的電離常數(shù)：K_a1=1.0×10^-2mol?L^-1，K_a2=6.0×10^-8mol?L^-1）
（4）利用Fe₂（SO₄）₃溶液也可處理SO₂廢氣，其流程如圖所示．

①簡(jiǎn)述用Fe₂（SO₄）₃晶體配制溶液A的方法

 

．
②假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中溶液的體積不變，A、C兩溶液的pH大小關(guān)系為：pH_A

 

pH_C．（填“＞”、“=”或“＜”）．
③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)的操作、現(xiàn)象和結(jié)論

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律回答判斷；根據(jù)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ方程式找到轉(zhuǎn)移電子數(shù)與生成氮?dú)庵�間的量的關(guān)系據(jù)此解答；
（3）堿電離產(chǎn)生氫氧根離子抑制水的電離，可水解的鹽促進(jìn)水的電離；依據(jù)K_a2=

[H+][SO32-]

[HSO3-]

，得溶液中

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

=

Ka2

C(H+)

以此解答；
（4）①配制硫酸鐵溶液，要防止鐵離子的水解，需要加入適量稀硫酸．
②依據(jù)三價(jià)鐵離子與二氧化硫反應(yīng)氧化還原反應(yīng)生成的產(chǎn)物判斷；
③驗(yàn)證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，只需驗(yàn)證是否存在三價(jià)鐵離子，檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子通常用硫氰酸鉀溶液，現(xiàn)象出現(xiàn)紅色，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1
利用蓋斯定律，由  ②×2-①得：CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=）△H=-1160kJ?mol^-1，
故答案為：-1160；
（2）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；
結(jié)合化學(xué)反應(yīng)2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl可知，反應(yīng)I中轉(zhuǎn)移電子數(shù)與反應(yīng)二中生成的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量的關(guān)系為：轉(zhuǎn)移5mol電子～NO₂～0.5molN₂，所以若反應(yīng)I中轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則反應(yīng)Ⅱ中可生成N₂的物質(zhì)的量為0.5mol，標(biāo)況下體積為=0.5mol×22.4mol/L=1.12L，
故答案為；2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；1.12；
（3）氫氧化鈉是堿電離產(chǎn)生的氫氧根離子抑制水的電離，吸收二氧化硫后，消耗氫氧根離子，堿性減弱，同時(shí)生成亞硫酸鈉，是強(qiáng)堿弱酸鹽，能夠水解，對(duì)水的電離起促進(jìn)的作用，所以吸收二氧化硫過(guò)程中水的電離平衡向右移動(dòng)；
PH=9的溶液中C（H⁺）=10^-9mol/L，依據(jù)K_a2=

[H+][SO32-]

[HSO3-]

得：溶液中

c(S O 2- 3 )

c(HS O - 3 )

=

Ka2

C(H+)

=

6.0×10-8mol?L-1

10-9mol/L

=60，
故答案為：向右；60；
（4）①在配制硫酸鐵溶液時(shí)，需要加入稀硫酸防止鐵離子的水解，所以配制方法為：將稱(chēng)量的晶體置于燒杯中，加入一定濃度的硫酸溶液中，在加蒸餾水稀釋到所需濃度；
②硫酸鐵與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4 H⁺ 反應(yīng)生成了硫酸，所以溶液酸性增強(qiáng)，pH值減小，所以pH_A＞pH_C，
故答案為：＞；
③溶液中能與二氧化硫反應(yīng)的是三價(jià)鐵離子，驗(yàn)證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，只需驗(yàn)證是否存在三價(jià)鐵離子，選用試劑硫氰酸鉀溶液，實(shí)驗(yàn)的操作、現(xiàn)象和結(jié)論：將稱(chēng)量的晶體置于燒杯中，加入一定濃度的硫酸溶液中，再加蒸餾水稀釋到所需濃度，
故答案為：將稱(chēng)量的晶體置于燒杯中，加入一定濃度的硫酸溶液中，再加蒸餾水稀釋到所需濃度．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律求反應(yīng)熱的應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)及計(jì)算，弱電解質(zhì)電離平衡的影響因素，電離常數(shù)的應(yīng)用，離子的檢驗(yàn)，涉及考點(diǎn)都是高考熱門(mén)考點(diǎn)，題目綜合性強(qiáng)，難度較大，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力．