Question

【题目】“雾霾”成为人们越来越关心的环境问题。雾霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染性物质。请回答下列问题：

（1）汽车尾气是雾霾形成的原因之一。尾气治理可用汽油中挥发出来的烃类物质（CxHy）催化还原尾气中的NO气体，该过程的化学方程式为___________________。

（2）冬季燃煤供暖产生的废气也是雾霾的主要来源之一。经研究发现将煤炭在O2/CO2的气氛下燃烧，能够降低燃煤时NO的排放，主要反应为：

2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH

已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1

②2CO(g)2C(s)＋O2(g) ΔH2＝＋221 kJ·mol-1

③C(s)＋O2(g)CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1

则ΔH＝_____________。

（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溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图一所示，电极材料为石墨。

①a表示_____离子交换膜（填“阴”或“阳”）。A～E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示_________，E表示___________。

②阳极的电极反应式为___________________________。

　　

（4）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2［其中n(SO2) ∶n(O2)＝2∶1］，测得容器内总压强与反应时间如图二所示。

①图中A点时，SO2的转化率为____________。

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正)______vA(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

③图中B点的压强平衡常数Kp＝_______________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

Answer 1

【答案】 4CxHy＋(8x+2y) NO=== 4x CO2＋(4x+y) N2＋2y H2O -746.5 kJ·mol-1 阳 NaOH溶液 氢气 SO32－―2e－＋H2O＝2H+＋SO42－ 45% ＞ 24300 (MPa)－1

【解析】（1）烃类物质（CxHy）催化还原尾气中的NO气体，可以得到无毒的气体氮气和二氧化碳，即4CxHy＋(8x+2y) NO= 4x CO2＋(4x+y) N2＋2y H2O；（2）已知：①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol-1，②2CO(g)2C(s)＋O2(g) ΔH2＝＋221 kJ·mol-1，③C(s)＋O2(g)CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1，根据盖斯定律，由②+③×2-①得到2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g） ΔH =ΔH2×2+ΔH3×2-ΔH1=＋221 kJ·mol-1+2（-393.5kJmol-1）-（+180.5kJmol-1）=-746.5kJmol-1；（3）①左边连接电源负极是电解池的阴极，阴极反应式为，促进了水的电离，该极附近溶液碱性增强，生成NaOH，A为NaOH溶液，E为H2，a为阳离子交换膜；②阳极发生氧化反应，且生成产物为硫酸，则阳极反应式为：SO32－―2e－＋H2O＝2H+＋SO42－；

（4）①依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为x，

2SO2（g）+O2（g）2SO3(g)

起始量（mol） 2a a 0

变化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol） 2a-2x a-x 2x

图中A点时，气体物质的量0.085，则=，x=0.45a，

SO2的转化率=×100%=45%；

②图象分析可知， C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中C点的正反应速率vC（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系为vC（正）>vA（逆）；③图中B点，依据化学三段式计算，设氧气消耗物质的量为y，

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

起始量（mol） 2a a 0

变化量（mol） 2y y 2y

平衡量（mol）2a-2y a-y 2y

B点气体物质的量为 0.007，则=，y=0.9a，

平衡常数K==24300（MPa）-1。