Question

【题目】“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题，CO、SO2、NO2是重要的大气污染气体。

（1）处理后的CO是制取新型能源二甲醚(CH3OCH3)的原料。

已知①CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH1= -41.0 kJ/mol

②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2= -49.0 kJ/mol

③CH3OCH3(g)+H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH3= +23.5 kJ/mol

则反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的△H=________.

（2）已知973 K时,SO2与NO2反应生成SO3和NO，将混合气体经冷凝分离出的SO3可用于制备硫酸。

①973 K时，测得:NO2(g) NO(g)+ O2(g) K1=0.018；SO2(g) + O2(g) SO3(g) K2=20；则反应SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)的K3=________

②973K时,向容积为2 L的密闭容器中充入SO2、NO2 各0.2mol。平衡时SO2的转化率为______。

③恒压下，SO2的分压PSO2随温度的变化如图所示:

当温度升高时,SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)的化学平衡常数______(填“增大”或“减小”)， 判断理由是______________________。

（3）用纳米铁可去除污水中的NO3－。

①纳米铁粉与水中NO3－反应的离子方程式为4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4++3H2O。研究发现，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是______________________。

②相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中的NO3－的速率有较大差异。下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是________________________________________；Ⅱ中0~20min，用NO3－表示的平均反应速率为______________mol·L－l·min－1。

反应时间/min		0	10	20	30	40
Ⅰ	c(NO3－)/10－4 mol·L－1	8	3.2	1.6	0.8	0.64
Ⅱ	c(NO3－)/10－4 mol·L－1 (含少量Cu2+)	8	0.48	0.32	0.32	0.32

（4）用NaOH溶液吸收SO2可得NaHSO3溶液,对NaHSO3溶液中各离子浓度的关系，下列分析不合理的是___。(已知常温下K1(H2SO3)=1.5×10－2，,K2(H2SO3)=1.02×10－7)

A．c(Na+)+c(H+)=c(HSO3－) +2c(SO32－) +c(OH－)

B．c(Na+) =c(HSO3－) +c(SO32－) +c(H2SO3)

C．c(Na+) >c(SO32－) >c(HSO3－) > (OH－)c>c(H+)

D．c(H+) +c(SO32－) =c(OH－) +c(H2SO3)

Answer 1

【答案】－203.5 kJmol-1 0.36 37.5% 减小 温度升高时，-lg()减小，则增大，化学平衡向逆向移动，化学平衡常数减小 H+与Fe粉反应生成H2 Fe与置换出的Cu构成原电池，加快NO3-的去除速率 3.84×10-5 C D

【解析】

（1）根据目标反应方程式，①×2＋2×②－③，△H=(－41.0×2－49.0×2－23.5)kJ·mol－1=－203.5kJ·mol－1；（2）①根据化学平衡常数的定义，K3=，K1=，K2=，K3=K1×K2=0.018×20=0.36；②

SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始： 0.2 0.2 0 0

变化： x x x x

平衡： 0.2－x 0.2－x x x 根据化学平衡常数的表达式，求出x=0.075mol，则SO2的转化率为0.075/0.2×100%=37.5%；③根据坐标系，温度升高时，-lg(PSO2)减小，则PSO2增大，化学平衡向逆向移动，化学平衡常数减小；（3）①pH偏低，c(H＋)增大，Fe能与H＋反应生成H2，造成与NO3－反应Fe的量减少，使NO3－的去除率降低；②II中加入少量的Cu2＋，Fe能把Cu2＋置换出来，构成原电池，加快反应速率，从而加快NO3－去除率；0~20min消耗NO3－的物质的量浓度为(8×10－4－0.32×10－4)mol·L－1=7.68×10－4mol·L－1，根据化学反应速率数学表达式，v(NO3－)=7.68×10－4/20mol/(L·min)=3.84×10－5mol/(L·min)；（4）A、根据电荷守恒，因此有c(Na＋)＋c(H＋)=c(HSO3－)＋2c(SO32－)＋c(OH－)，故A说法正确；B、根据物料守恒，c(Na＋)=c(HSO3－)＋c(SO32－)＋c(H2SO3)，故B说法正确；C、HSO3－的水解平衡常数为Kh=Kw/Ka1=≈7×10－13<Ka1，HSO3－的电离程度大于水解程度，溶液显酸性，即离子浓度大小顺序是c(Na＋)>c(HSO3－)>c(H＋)>c(SO32－)>c(OH－)，故C说法错误；D、根据质子守恒，c(H2SO3)＋c(H＋)=c(SO32－)＋c(OH－)，故D说法错误；综上所述CD符合题意。