Question

【题目】氮和硫的氧化物有多种，其中SO2和NOx都是大气污染物，对它们的研究有助于空气的净化。

（1）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应:

2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)　K1　ΔH1<0　(Ⅰ)

2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)　 K2　ΔH2<0　(Ⅱ)

则4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH =________（用ΔH1、ΔH2表示）；平衡常数K=______（用K1、K2表示）

（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3molL-1min-1，NO的转化率α1=_______。其他条件保持不变，若反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2____α1（填“>”、“<”或“=”）。

（3）汽车使用乙醇汽油可减少石油的消耗，并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。NO2尾气常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和 NaNO2 ，已知常温下NO2-的水解常数Kh=2×10-11 molL-1。 常温下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH=5，则混合溶液中c(NO2-)和c(HNO2)的比值为_________。

（4）利用右图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。阳极的电极反应式为_______________。在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体N2，同时有SO42-生成。该应的离子方程式为___________________。

（5）某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。查阅资料得知常温下BaSO3的Ksp=5.48×10-7，饱和亚硫酸中c(SO32-) =6.3×10-8 molL-1。将0.1 mol L-1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中，_____（填“能”、“不能”）生成BaSO3沉淀，原因是_______________________________（写出推断过程）。

Answer 1

【答案】 2ΔH1-ΔH2 K12/K2 75% > 50 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 4S2O42-+6NO2+8OH-=8SO42-+3N2↑+4H2O 不能 此时溶液中c(Ba2+)＜0.1 mol· L-1 ，c(SO32-)＜6.3×10-8mol· L-1，c(Ba2+)×c(SO32-)＜0.1×6.3×10-8=6.3×10-9＜Ksp(BaSO3)=5.48×10-7

【解析】（1）反应:2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g)　K1　ΔH1<0　(Ⅰ)、2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)　 K2　ΔH2<0　(Ⅱ)，(Ⅰ)×2-(Ⅱ)，则4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH =2ΔH1-ΔH2 （用ΔH1、ΔH2表示）；平衡常数K= K12/K2 （用K1、K2表示）（2）测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol·L-1·min-1，则△n（ClNO）=7.5×10-3mol·L-1·min-1×10min×2L=0.15mol，由方程式可知参加反应NO物质的量为0.15mol，则NO的转化率为0.15mol/0.2mol×100%=75%；正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容下条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，故转化率α2＞α1；（3）常温下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的PH为5，则溶液中c（OH－）=10-9mol·L－1，NO2－的水解常数K=c(HNO2)×c(OH－)/c(NO2－)=2×10-11mol·L-1，则混合溶液中c（NO2－）和c（HNO2）的比值为c(NO2－)/c(HNO2)=c(OH－)/2×10-11=50；（4）阳极发生氧化反应，阳极上是二氧化硫被氧化为硫酸根，阳极电极反应式为：SO2+2H2O-2e－=SO42－+4H＋；在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体N2，同时有SO42-生成。该应的离子方程式为 4S2O42-+6NO2+8OH-=8SO42-+3N2↑+4H2O；（5）BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中，不能生成BaSO3沉淀，原因是此时溶液中c(Ba2+)＜0.1 mol· L-1 ，c(SO32-)＜6.3×10-8mol· L-1，浓度商Qc=c(Ba2+)×c(SO32-)＜0.1×6.3×10-8=6.3×10-9＜Ksp(BaSO3)=5.48×10-7，所以不能产生沉淀。