Question

(15分)排放SO₂、NO等大气污染物是产生雾霾的因素之一。如何处理和利用SO₂、NO是环保科学研究的热点。

(1)将物质的量之比为1:1的NO、NO₂气体通人冰水中生成HNO₂(亚硝酸)。某温度T下，0.2 mol·L^-1 HNO₂溶液的PH=2，则该温度下，HNO₂的电离常数Ka(HNO₂)≈_______(保留一位小数)。

(2)“脱硝”是指将NO₂转化成N₂。已知：

①4NH₃(g) +6NO(g)==5N₂(g) +6H₂O(g)    △H₁

②8NH₃(g) +6NO₂(g)==7N₂(g) +12H₂O(g) △H₂

③N₂(g) +O₂(g)==2NO(g) △H₃

④2NO(g) +O₂(g)==2NO₂ (g)    △H₄

△H₂=___________ (用含△H₁、△H₃、△H₄代数式表示)。

(3)利用电解法将雾霾篯中SO₂、NO转化为(NH₄)₂SO₄的装置如图1所示，写出阴极的电极反应式:_____________________________。

(4)一定温度下，在2 L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO₂和SO₂气体反应(产物为两种气 体)，测得混合气体中NO₂、SO₃气体的物质的量与时间关系如图2所示。

①下列情况说明该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。

A.混合气体的密度不再改变

B.混合气体的平均相对分子质量不再改变

C.混合气体中NO₂体积分数不再改变

D.混合气体的颜色不再改变

②若其他条件不变，达到平衡后，向容器中再充入1mol SO₂(g)和1mol NO₂(g)，平衡______(填“向左”“向右”或“不”)移动，SO₂的平衡转化率______(填“增大”“减小”或“不变”)。

③上述反应中，在0～2 min内SO₂的平均反应速率v(SO₂)=_______。

④在该温度下，该反应的平衡常数K=_____________(结果保留两位小数)。

Answer

5.3×10-4 2△H1 +3△H3-3△H4 NO+5e-+6H+==NH4++H2O CD 向右 不变 0.1 mol·L-1• min-1 0.44

【解析】（1）考查电离常数的计算，根据电离常数的定义，Ka==5.3×10－4；（2）考查热化学反应方程式的计算，利用盖斯定律，2×①＋3×③－3×④，得出△H2= 2△H1＋3△H3－3△H4；（3）考查电极反应式的书写，阴极上得到电子，化合价降低，根据信息，NO→NH4＋，N的化合价降低，因为(NH4)2SO4溶液显酸性，因此电极反应式为NO+5e－+6H＋NH4＋+H2O ；（4）本题考查化学平衡的判断、勒夏特列原理、化学反应速率计算、化学平衡常数的计算，根据图2，NO2消耗量和SO3的生成量相等，因此反应方程式为NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)，①A、根据密度的定义，组分都是气体，气体质量不变，容器是恒容状态，因此密度不变不能说明反应达到平衡，故A错误；B、根据M=m/n，气体质量始终不变，反应前后气体系数之和不变，因此平均摩尔质量不变，不能说明反应达到平衡，故B错误；C、根据化学平衡状态的定义，当组分的浓度或体积分数不变，说明反应达到平衡，故C正确；D、NO2红棕色气体，其余均为无色气体，因此当气体颜色不再改变，说明反应达到平衡，故D正确；②再通入1molSO2和1molNO2，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向进行，即向右进行；再通入1molSO2和1molNO2，跟原平衡是等效平衡，则SO2的转化率不变；③根据化学反应速率的表达式，v(SO3)=0.4/(2×2)mol/(L·min)=0.1 mol/(L·min)，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(SO2)=v(SO3)= 0.1 mol/(L·min)；④

NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)，

起始浓度： 0.5 0.5 0 0

变化浓度：0.2 0.2 0.2 0.2

平衡浓度：0.3 0.3 0.2 0.2 根据化学平衡常数的定义，K= =0.44。

点睛：本题易错点是问题（3），首先判断阴阳两极，根据电解原理以及图1，阳极上发生氧化反应，失去电子，阴极上发生还原反应，得到电子，通过通入物质的化合价进行判断，NO转化成NH4＋，N的化合价降低，NO应在阴极上反应，因为生成NH4＋，溶液显酸性，即阴极反应式为NO+5e－+6H＋NH4＋+H2O 。