Question

近几年我国大面积发生雾霾天气，其主要原因是SO₂、NO_x，挥发性有机物等发生二次转化，研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

（1）在一定条件下，CH₄可与NO_x反应除去NO_x，已知有下列热化学方程式：

①CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)       △H＝-890.3 kJ·mol^-1

②N₂(g)＋2O₂(g) 2NO₂(g)      △H＝+67.0 kJ·mol^-1

③H₂O(g)＝H₂O(l)      △H＝-41.0 kJ·mol^-1

则CH₄(g)＋2NO₂(g) CO₂(g)＋2H₂O(g)＋N₂ (g)      △H＝_____kJ·mol^-1；

(2)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na₂SO₃溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图一所示，电极材料为石墨。

① a表示_____离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A—E分别代表生产中的原料或产品。其中C为硫酸，则A表示_______。

②阳极的电极反应式为____________________。

(3)SO₂经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO₂发生催化氧化的反应为： 2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)。若在T₁℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO₂和O₂ [其中n(SO₂)：n(O₂)= 2:1]，测得容器内总压强与反应时间如图二所示。

①图中A点时，SO₂的转化率为________。

②在其他条件不变的情况下，测得T₂℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率v₀(正)与A点的逆反应速率v_A(逆)的大小关系为v₀(正)_____v_A(逆) (填“>"、“<”或“ = ”)。

③图中B点的压强平衡常数K_p=______。(K_p=压强平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)

(4)为了清除NO、NO₂、N₂O₄对大气的污染，常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理。现有由a mol NO、b molNO₂、c molN₂O₄组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收（无气体剩余），则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为______________。

Answer

-875.3 阳 NaOH溶液 SO32--2e-+H2O=2H++SO42- 45% > 24300（MPa）-1 mol·L-1

【解析】(1)①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)       △H＝-890.3 kJ·mol-1，②N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g)      △H＝+67.0 kJ·mol-1，③H2O(g)＝H2O(l)      △H＝-41.0 kJ·mol-1，根据盖斯定律，将①-②-③×2得：CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋2H2O(g)＋N2 (g)      △H＝(-890.3 kJ·mol-1)-(+67.0 kJ·mol-1)-(-41.0 kJ·mol-1)×2=-875.3kJ·mol-1，故答案为：-875.3；

(2) ①从C为硫酸可知，硫酸根来源于亚硫酸根放电．故b为阴离子交换膜，a为阳离子交换膜，在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子，故A为氢氧化钠，E为氢气，故答案为：阳；NaOH溶液；

②阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根，反应的离子方程式为SO32--2e-+H2O=2H++SO42-，故答案为：SO32--2e-+H2O=2H++SO42- ；

(3) ①设氧气消耗物质的量为x，

              2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)

起始量(mol) 2a     a        0

变化量(mol) 2x     x       2x

平衡量(mol)2a-2x    a-x    2x

图中A点时，气体物质的量0.085，则=，x=0.45a

SO2的转化率=×100%=45%，故答案为：45%；

②图象分析可知，先拐先平温度高则T1＜T2，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中C点的正反应速率v0(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为v0(正)＞vA(逆)， 故答案为：＞；

③设图中B点氧气消耗物质的量为y，

            2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)

起始量(mol) 2a    a        0

变化量(mol) 2y     y       2y

平衡量(mol)2a-2y   a-y    2y

B点气体物质的量为 0.007，则=，y=0.9a，

平衡常数K= =24300(MPa)-1，故答案为：24300(MPa)-1；

(4)反应生成物有NaNO3、NaNO2，由化学式可知n(Na)=n(N)，根据原子守恒可知n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=(a+b+2c)mol，故此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为=mol•L-1，故答案为： mol•L-1。