Question

环境治理依然是当今的热点问题。研究相关问题具有重要意义。回答下列问题：

（1）2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)的反应历程分两步：

①2NO(g)N₂O₂(g)   快   ΔH₁<0

②N₂O₂(g)+O2(g)2NO2(g)   慢   ΔH₂<0

反应2NO(g)＋O₂(g)2NO₂(g)的∆H=__(用含∆H₁和∆H₂的式子表示)。反应①的活化能E1与反应②的活化能E₂的大小关系为E₁__E₂(填“>”、“<”或“=”)。

（2）工业上常利用CH₄来吸收CO₂生成CO和H₂，再用H₂和CO合成甲醇。如在恒容密闭容器中通入物质的量浓度均为1.0mol·L^-1的CH₄与CO₂，在一定条件下仅发生反应：CO₂(g)+CH₄(g)2CO(g)+2H₂(g)，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示：

则：①该反应的ΔH___(填“<”“=”或“>”)0。

②压强p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的关系为___。判断的理由是______。压强为p₄时，在b点：v(正)___(填“<”“=”或“>”)v(逆)。

③对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作K_p)，当p₄=0.36MPa，则a点的平衡常数K_p=___(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

（3）燃煤烟气中硫的回收反应为2CO(g)＋SO₂(g)=2CO₂(g)＋S(l)。在其他条件相同、催化剂不同时，硫的回收反应中SO₂的转化率随反应温度的变化如图2所示。260℃时，____ (填“La₂O₃”NiO”或“TiO₂”)的催化效率最高。La₂O₃和NiO作催化剂均可能使SO₂的转化率达到很高，不考虑价格因素，选择La₂O₃的主要优点是__。

（4）该小组用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得到NaHSO₃溶液，然后电解该溶液制得了硫酸。原理如图3，写出开始电解时阳极的电极反应式__。

Answer

ΔH1 + ΔH2 ＜ ＞ P4＞P3＞P2＞P1 该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大 ＞ 1.64 TiO2 La2O3在相对较低温度对催化效率更高或其他合理表述 HSO3－ + 2e－ + H2O= SO42− + 3H+

【解析】

⑴利用盖斯定律，将第一个反应与第二个反应相加即得目标反应；反应①快，反应②慢，说明反应②需要克服的化学能较高。

⑵①根据图示，压强不变时，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，说明平衡时向正反应方向移动，根据升温时平衡向吸热反应方向移动；②该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大；压强为P4时，b点为达到平衡时，反应正向进行；③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知，先求出P4时a点甲烷的平衡转化率为80%，再求各物质物质的量浓度，再求出压强平衡常数。

⑶由图2可知，260℃时，TiO2做催化剂时，SO2的转化率最高，在340℃时，La2O3催化下SO2的转化率接近90%然后维持在较高水平，同期NiO和TiO2催化下的SO2的转化率较低。

⑷由图可知，阳极实现了HSO3－向SO42−的转化过程。

⑴利用盖斯定律，将第一个反应与第二个反应相加即得目标反应，因此∆H=ΔH1 + ΔH2，反应①快，反应②慢，说明反应速率决定于反应②，也说明反应②需要克服的化学能较高，故E1＜E2；故答案为：ΔH1 + ΔH2；＜。

⑵①根据图示，压强不变时，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，说明平衡时向正反应方向移动，根据升温时平衡向吸热反应方向移动可知，正反应为吸热反应，ΔH＞0；故答案为：＞。

②该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大，故P4＞P3＞P2＞P1，压强为P4时，b点为达到平衡时，反应正向进行，故υ(正) ＞υ(逆)；故答案为：P4＞P3＞P2＞P1；该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大；＞。

③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知，用平衡压强表示的压强常数，P4时a点甲烷的平衡转化率为80%，则平衡时c(CH4) = c(CO2) =0.2 mol·L−1，c(CO) = c(H2) =1.6 mol·L−1，；故答案为：1.64。

⑶由图2可知，260℃时，TiO2做催化剂时，SO2的转化率最高，故TiO2的催化效率最高，随着温度升高，SO2的转化率逐渐升高，但增加程度不一样，在340℃时，La2O3催化下SO2的转化率接近90%然后维持在较高水平，同期NiO和TiO2催化下的SO2的转化率较低，到420℃时，NiO催化下SO2的转化率与La2O3相同，此时TiO2的依然较低，综上理想的反应条件为340℃，选用La2O3做催化剂；故答案为：TiO2；La2O3在相对较低温度对催化效率更高或其他合理表述。

⑷由图可知，阳极实现了HSO3－向SO42−的转化过程，其电极反应式为HSO3－ + 2e－ + H2O= SO42− + 3H+；故答案为：HSO3－ + 2e－ + H2O= SO42− + 3H+。