Question

NH₃、NO_x、SO₂处理不当易造成环境污染，如果对这些气体加以利用就可以变废为宝，既减少了对环境的污染，又解决了部分能源危机问题。

（l）硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH₄在催化条件下可以将NO₂还原为N₂。已知：

①

②

则反应     （1）△H=_______

（2）工业上利用氨气生产氢氰酸（HCN）的反应为：

①在一定温度条件下，向2L恒容密闭容器中加入2 mol CH₄和2 mol NH₃，平衡时NH₃体积分数为30%，所用时间为10 min，则该时间段内用CH₄的浓度变化表示的反应速率为______ mol·L^-l·min^-1，该温度下平衡常数K= ___。若保持温度不变，再向容器中加入CH₄和H₂各1 mol，则此时v_正 ___（填“>”“=”或“<”）v_逆 。

②其他条件一定，达到平衡时NH₃转化率随外界条件X变化的关系如图1所示。X代表 ___（填字母代号）。

A 温度    B 压强    C 原料中CH₄与NH₃的体积比

（3）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na₂SO₃进行电解生产硫酸，其中阴、阳膜组合电解装置如图2所示，电极材料为石墨。A--E分别代表生产中的原料或产品，b表示____（填“阴”或“阳”）离子交换膜。阳极的电极反应式为_______

Answer

-958.0kJ•mol-1 0.025 0.1875(mol/L)2 ＜ B 阴 SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-

【解析】

(1)根据盖斯定律分析计算；

(2)①根据三段式结合平衡时NH3体积分数为30%计算出反应的氨气的物质的量，再结合v(CH4)=和K=计算，保持温度不变，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，根据Qc与K的关系判断；

②根据图示，X越大，转化率越小，平衡逆向移动，结合平衡移动的影响因素分析判断；

(3) 由得到的Na2SO3进行电解生产硫酸，硫酸根来源于亚硫酸根的放电，该过程发生氧化反应，在阳极发生，据此分析解答。

(1) ①，②，CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2发生的反应为：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)，根据盖斯定律可知，①-②可得热化学方程式：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)△H=(-890.3kJ•mol-1)-(+67.7kJ•mol-1)=-958.0kJ•mol-1，故答案为： -958.0kJ•mol-1；

(2)①设10 min时，反应的氨气的物质的量为x，

则×100%=30%，解得：x=0.5，因此v(CH4)===0.025 mol·L-l·min-1，该温度下，K===0.1875(mol/L)2，保持温度不变，再向容器中加入CH4和H2各1 mol，此时Qc===0.5208(mol/L)2＞K，平衡逆向移动，则v正 ＜v逆，故答案为：0.025；0.1875(mol/L)2；＜；

②根据图示，X越大，转化率越小，平衡逆向移动。该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，转化率增大，错误；增大压强，平衡逆向移动，转化率减小，正确；原料中CH4的体积越大，氨气的转化率越高，错误；与图象符合的是B，故答案为：B；

(3) 由得到的Na2SO3进行电解生产硫酸，硫酸根来源于亚硫酸根的放电，该过程发生氧化反应，在阳极发生，故b为阴离子交换膜，阳极的电极反应式为SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-，故答案为：阴；SO32--2e-+H2O=2H++ SO42-。