Question

雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物都是形成雾霾天气的重要因素。下列方法可处理氮氧化物和硫氧化物。

(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在一定条件下，发生反应：C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)　ΔH=Q kJ/mol。

在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下表。

时间/min 浓度/mol/L	0	10	20	30
NO	1.00	0.58	0.40	0.40
N2	0	0.21	0.30	0.30
CO2	0	0.21	0.30	0.30

①0~10 min内，NO的平均反应速率v(NO)=_____________，T₁℃时，该反应的平衡常数K=　_____________。 

②若30 min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为2∶1∶1，

则Q  _____________　(填“>”、“=”或“<”) 0。

(2) NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图甲所示。

　

甲                       乙

①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为_____________。已知 NH₃氧化时发生如下反应：

4NH₃(g)＋5O₂(g) = 4NO(g)＋6H₂O(g)     ΔH₁＝－907.28 kJ·mol^-1

4NH₃(g)＋6NO(g)=5N₂(g)＋6H₂O(g)       ΔH₂＝－1811.63kJ·mol^-1

则氨气被氧化为氮气和水蒸气的热化学方程式:______________________________

②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业选取的最佳催化剂及相应的温度分别为___________、___________。 

(3) 烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，若所得溶液呈中性，则该溶液中c(Na⁺)=__________________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。

(4) 某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫后，将得到的Na₂SO₃溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图丙所示，电极材料为石墨。

丙

①a表示_______(填“阴”或“阳”)膜。A-E分别代表原料或产品，其中C为稀硫酸，则

A为____________溶液(填写化学式)。

②阳极电极反应式为____________________________________。

Answer

0.042 mol·L-1·min-1 9/16（或0.5625） < 氮氧化物/NOX或NO、NO2 4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝-1269.02kJ·mol-1 Mn 200 ℃ 2c(SO32-)+c(HSO3-) 阳 NaOH SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+

【解析】（1）本题考查化学反应速率的计算、化学平衡常数的计算、勒夏特列原理的应用，①根据化学反应速率的数学表达式，v(NO)=(1－0.58)/10mol(L·min)=0.042 mol(L·min)；在20min达到平衡，根据化学平衡常数的定义，K=c(CO2)×c(N2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.42=9/16；②30min时，NO、N2、CO2的物质的量浓度比值为0.4：0.3：0.3≈1：1：1，升高温度，NO的物质的量浓度增大，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应方向是放热反应，即Q<0；（2）考查热化学反应方程是计算，①根据甲原理，氮的氧化物中N的化合价降低，因此NO、NO2作氧化剂，目标反应的方程式为4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，①4NH3(g)＋5O2(g) = 4NO(g)＋6H2O(g)，②4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)，(①×3＋②×2)/5得出：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝-1269.02kJ·mol－1；②根据图乙，Mn的脱氮率高时对应的温度比Cr催化率高时所对应的温度的低，因此最佳催化剂是Mn，温度在200℃；（3）本题考查离子浓度的大小比较，根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HSO3－)＋2c(SO32－)，因为溶液显中性，因此有c(Na＋)= c(HSO3－)＋2c(SO32－)；（4）本题考查电解原理和电极反应式的书写，①根据电解原理，左端电极为阴极，右端电极为阳极，C得到的是硫酸，因此a为阳膜，b为阴膜，阳离子在阴极上放电，根据放电顺序，左端电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，因此A得到的物质为NaOH；②阴离子在阳极上放电，因此C得到硫酸，因此SO32－在阳极上放电，电极反应式为SO32－＋2H2O－2e－=SO42－＋2H＋。

点睛：本题的难点是(4)中②，因为根据离子放电顺序是OH－大于含氧酸根，因此学生会写成4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，没有注意到题目中C得到的是硫酸，因此SO32－在阳极上失电子，转化成SO42－，因此电极反应式为SO32－＋2H2O－2e－=SO42－＋2H＋。