Question

【題目】氮和硫的化合物在科研、生活及化學(xué)工業(yè)中具有重要的應(yīng)用。

（1）已知：SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g) H=－99kJ·mol-1

SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+ NO(g) H=－41.8kJ·mol-1

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H=－283kJ·mol-1

請(qǐng)寫出CO和NO2反應(yīng)生成CO2和NO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式_________________,1molCO和1molNO2反應(yīng)生成CO2和NO的能量反應(yīng)示意圖中的E2=_______kJ·mol-1

（2）可通過(guò)反應(yīng)2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)來(lái)消除鍋爐煙道氣中的有毒氣體,某溫度下向密閉容器中通入一定量的SO2和CO氣體發(fā)生反應(yīng)，5分鐘后達(dá)平衡，生成0.5 mol/L的CO2。

①反應(yīng)開(kāi)始至平衡時(shí),SO2的平均反應(yīng)速率v(SO2)=________；

②其他條件不變時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度變化如圖，請(qǐng)用簡(jiǎn)潔文字解釋原因_________________________________________;

（3）25℃，在0.10 molL1H2S溶液中，溶液pH與c(S2)關(guān)系如下表（忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā)）,某溶液含0.020 molL1Mn2+、0.1 molL1H2S，當(dāng)溶液的pH=5時(shí)，

Mn2+開(kāi)始沉淀，則MnS的溶度積Ksp =________________;

pH	3	5	7	9	11
c(S2-)/ molL1	1.4×1015	1.4×1011	6.8×108	1.3×105	1.3×103

（4）一種脫除廢水中NH4＋ 的電化學(xué)裝置如圖所示，請(qǐng)寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式：____________, 電解一段時(shí)間后陰極周圍溶液的pH_____(填“增大”, “減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】 CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) H=－225.8kJ·mol-1 359.8 0.05mol/(L·min) 正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，故二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率降低；溫度高于445℃后硫變成氣態(tài)，正反應(yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，故二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率升高。 Ksp(MnS)=2.8×10－13 Cl－+H2O－2e－=ClO－+2H+ 增大

【解析】（1）本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，目標(biāo)反應(yīng)方程式為CO＋NO2=CO2＋NO，①SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)，② SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+ NO(g)，③CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)，②＋③－①得出CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g) △H=(－41.8－283＋99)kJ·mol－1=－225.8kJ·mol－1，根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式，E2=(134＋225.8)kJ·mol－1=359.8kJ·mol－1；（2）考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，①生成CO2的濃度為0.5mol·L－1，因此消耗SO2的濃度為0.5/2mol·L－1=0.25 mol·L－1，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(SO2)=0.25/5mol/(L·min)=0.05 mol/(L·min)；②根據(jù)圖像，0～445℃，隨著溫度的升高，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，故二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率降低；445℃以后溫度，硫變成氣態(tài)，SO2的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而升高，說(shuō)明正反應(yīng)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，故二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率升高；（3）pH=5時(shí)，溶液中c(S2－)=1.4×10－11mol·L－1，根據(jù)Ksp=c(Mn2＋)×c(S2－)=0.02×1.4×10－11=2.8×10－13；（4）考查電解原理和電極反應(yīng)式的書(shū)寫，根據(jù)電解原理，與電源正極相連的電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極上失去電子，化合價(jià)升高，因此陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Cl－＋H2O－2e－=ClO－＋2H＋；根據(jù)電解示意圖，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，生成OH－，溶液的pH增大。