Question

运用化学反应原理消除工业污染，保护生态环境具有非常重要的意义。

（1）采取热还原法，用碳粉可将氮氧化物还原。

已知：①N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)   △H=+180.6kJ·mol^－1；

②C(s)+O₂(g)=CO₂(g)   △H=－393.5kJ·mol^－1。

则反应C(s)+2NO(g)=CO₂(g)+N₂(g)  △H=           kJ·mol^－1。

（2）在催化剂作用下，将nmolSO₂与nmolCl₂充入容积可变的密闭容器中，发生反应：SO₂(g)+ Cl₂(g) SO₂Cl₂(g)(硫酰氯)，并始终保持温度为T，压强为p。起始时气体总体积为10L，tmin时反应达到平衡状态，此时气体总体积为8L。

①在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示。则v(SO₂)= ___  mol/min。

②此温度下，该反应的K=             。

③相同条件下，若将0.5nmolSO₂与0.5nmolCl₂充入该容器，到达平衡状态时，混合物中SO₂Cl₂的物质的量是            。

（3）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如图所示：

NO₂被吸收的离子方程式是            。

（4）利用如下图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂。

①阴极的电极反应式为         。

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

Answer

（1）−574.1；

（2）① ② ③0.2n mol

（3）2NO2+4HSO3=N2+4SO42-+4H+

（4）①2HSO3-+2H++2e−= S2O42-+2H2O ；②4S2O42-+ 2NO2+8OH−=8SO32-+N2+4H2O

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，②−①，整理可得：C(s)+2NO(g) ==CO2(g)+N2(g) ΔH=−574.1kJ/mol。

（2）根据三段式求解可得：

SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g)

起始（mol） n n 0

转化（mol） x x x

平衡（mol） n-x n-x x

由同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比可知：，解得0.4n mol。

①由上述计算可知，v(SO2) mol/min。②平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，故此温度下，该反应的化学平衡常数K=。③由上述计算可知，将n mol SO2与n mol Cl2充入容积可变的密闭容器中，得到SO2Cl2 0.4n mol，恒温恒压条件下，将0.5n mol SO2与 0.5n mol Cl2充入该容器，与原平衡比值相同，则到达平衡状态时与原平衡等效，故将0.5n mol SO2与 0.5n mol Cl2充入该容器，到达平衡状态时，混合物中SO2Cl2的物质的量是0.2n mol；

（3）SO2与氨水混合发生反应产生NH4HSO3，向该溶液中通入NO2气体，与NH4HSO3电离产生的HSO3-发生氧化还原反应，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式：2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+；

（4）①由图可知，b极上HSO3-得电子发生还原反应生成S2O42-，则a电极为正极， b电极为负极，阴极的电极反应式为2HSO3-+2H++2e−= S2O42-+2H2O；②阴极排出的溶液中含有S2O42-，在碱性条件下，使NO2转化为无害气体N2，同时自身被氧化为SO32-，则该反应的离子方程式为4S2O42-+ 2NO2+8OH−= 8SO32-+N2+4H2O。

【考点定位】考查盖斯定律、化学反应速率、化学平衡、电解池反应原理的应用的知识。

【名师点睛】物质反应放出或吸收的能量与物质的起始状态、终止状态有关，与反应条件、反应过程无关。可以利用盖斯定律将已知的热化学方程式进行叠加，不仅可以计算不容易测定的反应的反应热，也可以计算不能直接反应的反应热；化学反应速率是衡量化学反应进行的快慢程度的物理量，化学平衡理论是计算可逆反应达到最大限度的反应物的转化率、化学平衡状态的判断，要根据平衡移动原理分析，要会根据等效平衡理论计算有关化学平衡的计算。在电解池中，阳极(与电源正极连接的电极)发生氧化反应，阴极(与电源负极连接的电极)发生还原反应。在同一闭合回路中电子转移数目相等。可根据电子守恒书写相应的电极反应式和电解的总反应方程式。