Question

【題目】造成酸雨的主要物質是NO2和SO2，某科研小組進行如下研究。

（1）處理二氧化硫通常是先在水中把它氧化成硫酸，再用NH3·H2O吸收。

已知2NH3·H2O (aq) + H2SO4(aq)==(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l) △H=-24.2kJ/mol，中和熱△H=-57.3 kJ/mol則1mol NH3·H2O理論上完全電離時需要吸收的熱量為________。

（2）常溫下也可以用NaOH溶液直接吸收SO2，在吸收過程中，溶液pH隨n(SO32-):n(HSO3-)變化關系如下表:

n(SO32-):n(HSO3-)	88:12	1:1	12:88
pH	8.2	7.4	6.0

①當吸收液呈中性時，溶液中離子濃度由大到小排列順序為___________。

②當向NaOH溶液中通入足量的SO2時，得到NaHSO3溶液，在pH為4~7之間電解，硫元素在陰極上被還原為Na2S2O4，這是電化學脫硫技術之一。寫出該陰極的電極反應式_______。

（3）向容積為2L，密閉容器中分別充入0.20molNO2和0.4mol SO2，發(fā)生SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol 在不同溫度下測定同一時刻NO2的轉化率，結果如下圖所示。

①a、c兩點反應速率大小關系: v(a) ___v(c)。(填“>”、“<” 或“=”)

②溫度為T2時從反應開始經過2min 達到b點，用SO3表示這段時間的反應速率為______，此溫度下該反應的平衡常數(shù)為_______。若在此溫度下，保持容器的容積不變，再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2，NO2的轉化率_______(填“增大”、“減小”或“不變”).

③NO2的轉化率隨溫度升高先增大后減小的原因是____________。

Answer 1

【答案】 45.2 kJ c(Na+)> c(HSO3－) > c(SO32－) > c(H+)= c(OH－) 2HSO3－+2H++2e－=S2O42－+2H2O < 0.04mol·L－1·min－1 8/3 不變 T2對應的b點為平衡點。T2前是平衡的建立過程，溫度升高，反應速率加快，NO2轉化率增大；T2后是平衡的移動過程，升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，轉化率減小

【解析】（1）由已知2NH3H2O(aq)+H2SO4(aq)=(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l) △H=-24.2kJ/mol可得，①NH3H2O(aq)+H+=NH4+(aq)+H2O(l) △H=-12.1kJ/mol，②H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律①-②可得：NH3H2O(aq)=NH4+(aq)+OH-(aq)，△H=+45.2kJ/mol，則1mol NH3H2O理論上完全電離時需要吸收的熱量為45.2kJ。

（2）①由表中數(shù)據(jù)可得，隨著n(SO32-):n(HSO3-)值的減小，吸收液由堿性變化為酸性，且n(SO32-):n(HSO3-)=1:1時，溶液呈堿性，所以當吸收液呈中性時，n(SO32-)<n(HSO3-)，又因為吸收液為Na2SO3和NaHSO3的混合溶液，弱離子的水解和電離都是微弱的，所以溶液中離子濃度由大到小排列順序為：c(Na+)> c(HSO3－) > c(SO32－) > c(H+)= c(OH－)。②由題意，在pH為4~7之間電解NaHSO3溶液，硫元素在陰極上被還原為Na2S2O4，根據(jù)陰極得電子發(fā)生還原反應，且為酸性電解質溶液，所以電極反應式為：2HSO3－+2H++2e－=S2O42－+2H2O。

（3）①a、c兩點都是在容積為2L，0.20molNO2和0.4molSO2發(fā)生同一反應時，同一時刻測定的數(shù)據(jù)，但a、c兩點的溫度不同，a點溫度低于c點溫度，所以a、c兩點反應速率大小關系為：v(a)<v(c)。②溫度為T2時從反應開始經過2min達到b點，NO2的轉化率為80%，則反應的NO2為0.16mol，根據(jù)化學方程式可得，生成SO3(g)0.16mol，所以用SO3表示這段時間的反應速率為：0.16mol÷2L÷2min=0.04mol·L－1·min－1；由已知及前面的計算，列三段式：

，所以此溫度下該反應的平衡常數(shù)為：K===。該反應前后氣體分子數(shù)不變，所以增大壓強不影響化學平衡移動，若在此溫度下，保持容器的容積不變，再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2，達到的平衡與原平衡等效，所以NO2的轉化率不變。③曲線表示在不同溫度下測定同一時刻NO2的轉化率，所以T2對應的b點為平衡點，T2之前是化學平衡建立過程，溫度升高，反應速率加快，同一時刻測得的NO2轉化率增大；T2之后是平衡的移動過程，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，因為該反應逆反應吸熱，所以溫度升高，轉化率減小。