Question

工业上，在催化剂条件下，用NH₃作为还原剂将烟气中的NO_x还原成无害的氢气和水，反应方程式可表示为：2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)2N₂(g)+3H₂O(g)

(1)一定条件下，在容积为2L的容器内进行该反应，20min时达到平衡，生成N₂ 0.4mol，则平均反应速率v_(NO)=___________________。可从混合气体的颜色变化判断上述反应是否达到平衡，其理由是_______________________________________________。

(2)工业上也用氨水吸收SO₂尾气，最终得到(NH₄)₂SO₄，(NH₄)₂SO₄溶液中c(NH₄⁺)与c(SO₄^2-)之比____2:1(选填“>”、“<”、“=”)，用离子方程式解释其原因______________________。

(3)与Cl₂相比较，ClO₂处理水时被还原成Cl^-，不生成有机氯代物等有害物质。工业上可用亚铝酸钠和稀盐酸为原料制备ClO₂，反应如下：NaClO₂+HCl→ClO₂↑+NaCl+_____(没有配平)

(4)补全方程式并配平，标出电子转移方向和数目_________________________ 。

(5)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是___________。若生成0.2molClO₂，转移电子数为_____个。

Answer

0.005 mol/(L∙min) 该反应只有NO2为红棕色，其他气体都无色，当混合气体颜色深浅不变时，说明NO2浓度不变，即反应达到平衡 < NH4+水解，使NH4+浓度减少，NH4++H2ONH3∙H2O+H+ 1:4 0.2NA

【解析】

（1）依据化学反应速率的公式先求出N2的化学反应速率，再依据化学方程式的计量数之比等于对应物质的化学反应速率之比得出结论；只有NO2为红棕色，其他气体都无色，根据颜色变化判断平衡状态；

（2）铵根离子在水溶液中会发生水解；

（3）依据元素守恒填写该方程所缺化学式；根据依据氧化还原规律配平该化学方程式并利用双线桥法标出电子转移的方向与数目；

（5）根据氧化还原反应的规律作答。

（1）在容积为2L的容器内进行该反应，20min时达到平衡，生成N2 0.4mol，则==0.01 mol/(L∙min)，根据方程式2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)可知，=0.005 mol/(L∙min)；该反应只有NO2为红棕色，其他气体都无色，当混合气体颜色深浅不变时，说明NO2浓度不变，即反应达到平衡，

故答案为0.005 mol/(L∙min)；该反应只有NO2为红棕色，其他气体都无色，当混合气体颜色深浅不变时，说明NO2浓度不变，即反应达到平衡；

（2）(NH4)2SO4溶液中c(NH4+)与c(SO42-)之比<2:1，因为NH4+水解，使NH4+浓度减少，NH4++H2ONH3∙H2O+H+，

故答案为<；因为NH4+水解，使NH4+浓度减少，NH4++H2ONH3∙H2O+H+；

（3）该方程遵循元素守恒，可以看出氢元素以水形式生成，所以所缺化学式为H2O，

故答案为H2O；

（4）NaClO2→ClO2，+3价的氯元素化合价升高到+4价，NaClO2→NaCl，+3价的氯元素的化合价降低到-1价，根据电子守恒，得到方程式为5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O，电子转移如下：，

故答案为；

（5）5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O反应中，4NaClO2→4ClO2，+3价的氯元素化合价升高到+4价，所以NaClO2是还原剂；1NaClO2→1NaCl，+3价的氯元素的化合价降低到-1价，所以部分NaClO2作氧化剂；所以该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：4，生成0.2 mol ClO2转移电子的物质的量为0.2NA，故答案为0.2NA。