【題目】廢氣的綜合處理與應(yīng)用技術(shù)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

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

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

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

(2)已知973 K時(shí),SO2NO2反應(yīng)生成SO3NO,將混合氣體經(jīng)冷凝分離出的SO3可用于制備硫酸。

973 K時(shí),測(cè)得:NO2(g) NO(g)+ O2(g) K1=0.018;SO2(g) + O2(g) SO3(g) K2=20;則反應(yīng)SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)K3=________

973K時(shí),向容積為2 L的密閉容器中充入SO2、NO2 0.2mol。平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為______。

③恒壓下,SO2的分壓PSO2隨溫度的變化如圖所示:

當(dāng)溫度升高時(shí),SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)的化學(xué)平衡常數(shù)______(增大減小”), 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(yīng)的離子方程式為4Fe+NO3+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究發(fā)現(xiàn),若pH偏低將會(huì)導(dǎo)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。下表中產(chǎn)生差異的原因可能是________________________________________;Ⅱ0~20min,用NO3表示的平均反應(yīng)速率為______________mol·Ll·min1。

反應(yīng)時(shí)間/min

0

10

20

30

40

c(NO3)/104 mol·L1

8

3.2

1.6

0.8

0.64

c(NO3)/104 mol·L1 (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(duì)NaHSO3溶液中各離子濃度的關(guān)系,下列分析不合理的是___。(已知常溫下K1(H2SO3)=1.5×102,,K2(H2SO3)=1.02×107)

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)

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

【解析】

(1)根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)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(jù)化學(xué)平衡常數(shù)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(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式,求出x=0.075mol,則SO2的轉(zhuǎn)化率為0.075/0.2×100%=37.5%;③根據(jù)坐標(biāo)系,溫度升高時(shí),-lg(PSO2)減小,則PSO2增大,化學(xué)平衡向逆向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)減;(3)①pH偏低,c(H)增大,Fe能與H反應(yīng)生成H2,造成與NO3反應(yīng)Fe的量減少,使NO3的去除率降低;②II中加入少量的Cu2,F(xiàn)e能把Cu2置換出來(lái),構(gòu)成原電池,加快反應(yīng)速率,從而加快NO3去除率;0~20min消耗NO3的物質(zhì)的量濃度為(8×104-0.32×104)mol·L1=7.68×104mol·L1,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)學(xué)表達(dá)式,v(NO3)=7.68×104/20mol/(L·min)=3.84×105mol/(L·min);(4)A、根據(jù)電荷守恒,因此有c(Na)+c(H)=c(HSO3)+2c(SO32)+c(OH),故A說(shuō)法正確;B、根據(jù)物料守恒,c(Na)=c(HSO3)+c(SO32)+c(H2SO3),故B說(shuō)法正確;C、HSO3的水解平衡常數(shù)為Kh=Kw/Ka1=7×1013<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(shuō)法錯(cuò)誤;D、根據(jù)質(zhì)子守恒,c(H2SO3)+c(H)=c(SO32)+c(OH),故D說(shuō)法錯(cuò)誤;綜上所述CD符合題意。

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