Question

环境监测显示，某地市的主要气体污染物为SO₂、NO_x、CO等，其主要来源为燃煤、机动车尾气。进行如下研究：

（1）为减少燃煤对SO₂的排放，可将煤转化为清洁燃料水煤气（CO和H₂）。

已知：  ΔH＝241.8kJ·mol^－1，

  ΔH＝－110.5kJmol^－1

写出焦炭与1mol水蒸气反应生成水煤气的热化学方程式：________。

（2）汽车尾气中NO是在发动机汽缸中生成的，反应为N₂（g）＋O₂（g）2NO（g）  ΔH＞0。

①将含0.8molN₂和0.2molO₂（近似空气组成）的混合气体充入某密闭容器中，保持1300℃反应达到平衡，测得生成8×10^－4molNO。计算该温度下此反应的化学平衡常数K＝________（填近似计算结果）。

②汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是________．

（3）利用如图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收SO₂，并利用阴极排出的溶液吸收NO₂。

①电极A的电极反应式为________；

电极B的电极反应式为________。

②碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时生成SO₃^2－。该反应的离子方程式为________。

Answer

C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g） ΔH＝＋131.3kJ·mol－14×10－6温度升高，反应速率加快且平衡正向移动SO2＋2H2O－2e－＝SO42－＋4H＋2HSO3－＋2H＋＋2e－＝S2O42－＋2H2O4S2O42－＋2NO2＋8OH－＝8SO32－＋N2＋4H2O

【解析】(1)①已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6KJ/mol；②C(s)+O2(g)═CO(g)；△H=-110.51kJ•mol-1；利用盖斯定律，将②-①×可得：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，△H=(-110.5kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+13l.3 kJ/mol，所以焦炭与水蒸气反应的热化学方程式为：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)；△H=+13l.30kJ•mol-1；

(2)①设反应容器的体积是aL，根据题意得：
        N2(g)+O2(g)2NO(g)
初始浓度     0

转化浓度   

平衡浓度    -  -

将各种物质的浓度带入表达式 得K=≈4×10-6；

②汽缸中发生的化学反应：N2(g)+O2(g)2NO(g)△H＞0，这是个吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡向正方向移动，单位时间内产生的NO多；

(3)①依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的A区为阳极区，阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；B区为阴极区，HSO3－被还原为S2O42－，发生的电极反应为2HSO3－＋2H＋＋2e－＝S2O42－＋2H2O；

②阴极排出的溶液为S2O42-，二氧化氮与其发生反应，S2O42-中硫元素由+3价，变为硫酸根中硫元素为+4价，S2O42-被氧化是还原剂；二氧化氮中的氮元素化合价为+4价变为氮气0价，二氧化氮被还原为氧化剂，依据原子守恒和得失电子守恒可得，发生的离子方程式为4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O。