Question

3．研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
（1）处理含CO、SO₂烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S．已知：1molCO（g）与适量的SO₂（g）反应生成S（s）和CO₂（g）时，放出135kJ的热量，则此反应的热化学方程式为．
（2）用CH₄催化还原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1molCH₄（g）直接将NO₂（g）还原至N₂（g），整个过程中放出的热量为867kJ，则△H₂=-1160KJ/mol．
（3）汽车尾气中的NO（g）和CO（g）在一定温度和催化剂条件下可转化为N₂（g）和CO₂（g）得到净化．已知 2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H＜0
在25℃、101kPa下，将2molNO、2.4molCO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示．
①0～15min 内，v（CO₂）=0.027 mol?L^-1?min^-1，25℃时该反应平衡常数为0.14（该空保留2位小数）；
②20min 时若改变反应条件，导致NO浓度下降，则改变的条件不可能是a（填选项序号）．
a．升高温度    b．增加CO的量    c．降低温度     d．扩大容积
（4）SO₂尾气常用饱和Na₂SO₃溶液吸收，减少SO₂气体污染并可得到重要的化工原料NaHSO₃．已知NaHSO₃溶液同时存在以下两种平衡：
①HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，②HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-；常温下，0．l mol/L NaHSO₃溶液的pH＜7，则该溶液中c（H₂SO₃）＜c（SO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）已知1molCO（g）与适量的SO₂（g）反应生成S（s）和CO₂（g）时，放出135kJ的热量，书写热化学方程式时注明物质的聚集状态与反应热；
（3）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄还原NO₂至N₂整个过程中放出的热量为867KJ，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ•mol^-1；
（3）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（CO₂），运用三行式求平衡时各组分的浓度，然后根据平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比反应物浓度幂之积，来求平衡常数；
②a．升高温度平衡逆向移动，导致NO浓度增加； b．增加CO的量，平衡正向移动，导致NO浓度下降； c．降低温度，平衡正向移动，导致NO浓度下降，d．扩大容积平衡逆向移动，但导致NO浓度下降；
（4）常温下，0.1mol•L^-1NaHSO₃溶液的pH小于7，说明HSO₃^-电离程度大于水解程度．

解答 解：（1）已知1molCO（g）与适量的SO₂（g）反应生成S（s）和CO₂（g）时，放出135kJ的热量，因此反应的热化学方程式为：CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol，故答案为：CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄还原NO₂至N₂整个过程中放出的热量为867KJ，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ•mol^-1，则（-574KJ•mol^-1+△H₂）×$\frac{1}{2}$=-867KJ•mol^-1，
解得△H₂=-1160KJ/mol，
故答案为：-1160KJ/mol；
（3）①v（CO）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（1.2-0.8）mol/L}{15min}$=0.027 mol?L^-1?min^-1；所以v（CO₂）=v（CO）=0.027 mol?L^-1?min^-1；
         2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
初起：1                1.2            0             0
变化：0.4             0.4           0.4           0.4
平衡：0.6            0.8            0.4           0.4
所以K=$\frac{0．{4}^{2}×0.4}{0．{6}^{2}×0．{8}^{2}}$=0.14，故答案为：0.027 mol?L^-1?min^-1； 0.14； 
②a．升高温度平衡逆向移动，导致NO浓度增加，故符合； b．增加CO的量，平衡正向移动，导致NO浓度下降，故不符合； c．降低温度，平衡正向移动，导致NO浓度下降，故不符合； d．扩大容积平衡逆向移动，但导致NO浓度下降，故不符合；故选：a；
（4）已知NaHSO₃中的HSO₃^-既能电离又能水解：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-电离显酸性，HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃ +OH^- 水解显碱性；常温下，0.1mol•L^-1NaHSO₃溶液的pH小于7，
说明电离大于水解，故：c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），故答案为：＜．

点评 本题考查了盖斯定律，平衡移动原理理解应用，化学平衡常数，盐类水解分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．