Question

12．氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题．回答下列问题：
（1）已知：I.2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
II．SO₂（g）+NO₂ （g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.6kJ•mol^-1
则 2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g）△H=-113.4kJ•mol^-1
（2）向绝热恒容密闭容器中通入SO₂和NO₂，一定条件下发生上述反应II．
①该反应达到平衡前某段时间内，下列反应速率随时间变化的示意图中一定错误的是C．

②开始时，在两容器中分别加入：I：1molSO₂（g）和1molNO₂（g）；II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），则达化学平衡时，该反应的平衡常数I＜II（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）用纯碱溶液吸收NO₂时发生反应：Na₂CO₃+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+CO₂．
已知：HNO₂的pK_a=3.15，H₂CO₃的pK_a1=6.37、pK_a2=10.25，其中pK_a=-1gK_a．
①HNO₂的酸性比H₂CO₃的酸性强（填“强”或“弱”）．
②用500mL 1mol•L^-1纯碱溶液吸收标准状况下11.2L NO₂气体，充分发生上述反应，生成的CO₂全部逸出，则反应后的溶液中所含阴离子的浓度大小顺序为c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．
（4）NH₃催化还原NO是目前应用最广泛的烟气脱硝技术．其反应为4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1627.2kJ•mol^-1；NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线如图所示：

①由图可以看出，脱硝工艺应在有氧（填“有氧”或“无氧”）条件下进行．
②在有氧的条件下，随着反应温度的进一步升高，NO的转化率明显下降，NO₂产率明显提高，可能的原因是温度较高时，NH₃被氧气催化氧化，发生了反应4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，2NO+O₂═2NO₂或4NH₃+7O₂═4NO₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律求解；
（2）①反应是从正向开始的，不可能逆反应速率增大后又减小；
②容器恒容绝热，SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H＜0，反应放热，若在该容器中加入：Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g），则开始反应放热；若在容器中加入II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），则开始时反应吸热，据此分析平衡常数；
（3）①pK_a越小，酸性越强；
②根据盐类水解离子浓度大小比较方法解答；
（4）①从图形中有氧时NO的转化率高于无氧；
②可能的原因是在温度较高时，NH₃被氧气催化氧化．

解答 解：（1）因为：①.2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
②．SO₂（g）+NO₂ （g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.6kJ•mol^-1
根据盖斯定律，则③2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g），③=①-②×2，△H═-196.6-（-41.6）×2=-113.4kJ•mol^-1，故答案为：-113.4；
（2）①反应是从正向开始的，不可能逆反应速率增大后又减小，故C错误，故答案为：C；
②容器恒容绝热，SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H＜0，反应放热，若在该容器中加入：Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g），则开始反应放热，温度升高平衡左移，K减小；若在容器中加入II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），则开始时反应吸热，温度降低平衡右移，K增大，故该反应的平衡常数Ⅰ＜Ⅱ，故答案为：＜；
（3）①因为HNO₂的pK_a=3.15，H₂CO₃的pK_a1=6.37，故酸性HNO₂的酸性比H₂CO₃的酸性强，故答案为：强；
②碳酸钠与二氧化氮1：1反应后溶液中溶质有硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠，亚硝酸根和碳酸根要水解，使溶液呈碱性，故硝酸根离子浓度最大，碳酸根离子水解程度大于亚硝酸根，故离子浓度大小顺序为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），
故答案为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）；
（4）①从图形中有氧时NO的转化率高于无氧，二氧化碳产量高，
故答案为：有氧；
②在有氧的条件下，随着反应温度的进一步升高，NO的转化率明显下降，NO₂产率明显提高，可能的原因是在温度较高时，NH₃被氧气催化氧化，发生了反应4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，2NO+O₂═2NO₂，
故答案为：温度较高时，NH₃被氧气催化氧化，发生了反应4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O，2NO+O₂═2NO₂或4NH₃+7O₂═4NO₂+6H₂O．

点评 本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，化学反应速率的图象分析，盐类水解的应用等考点，要求学生学会识图，提取信息解决问题的能力，题目难度中等．