Question

3．霧霾由多種污染物形成，其中包含顆粒物（包括PM2.5在內(nèi)）、氮氧化物（NOx）、CO、SO₂等．化學在解決霧霾污染中有著重要的作用．
（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
則反應NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8 kJ•mol^-1．一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生上述反應，測得上述反應平衡時NO₂與SO₂體積比為1：5，則平衡常數(shù)K=1.8．
（2）用TiO₂負載MoO₃催化劑使有機物R催化脫硫，負載MoO₃的量對反應脫硫率的影響如圖1．下列說法正確
的是CD
A．負載MoO₃的量越大，平衡常數(shù)越大
B．當反應時間小于0.5h，脫硫率為0
C．1.6h負載MoO₃的量為10%和15%的脫硫率相等
D．0.5～1.2h時，負載MoO₃的量越大，脫硫速率越大
（3）如圖2是一種用NH₃脫除煙氣中NO的原理．

實驗室制備NH₃的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．該脫硝原理中，NO最終轉(zhuǎn)化為H₂O和N₂（填化學式）當消耗1mol NH₃和0.5molO₂時，除去的NO在標準狀況下的體積為11.2 L．
（4）NO直接催化分解（生成N₂和O₂）也是一種脫硝途徑．在不同條件下，NO的分解產(chǎn)物不同．在高壓下，NO在40℃下分解生成兩種化合物，體系中各組分物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖3所示，寫出NO分解的化學方程式3NO$\frac{\underline{\;高壓\;}}{\;}$N₂O+NO₂．
（5）NO₂也可用Na₂CO₃溶液吸收NO₂并生成CO₂．已知9.2g NO₂和Na₂CO₃溶液完全反應時轉(zhuǎn)移電子0.1mol，此反應的離子方程式是2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂；恰好反應后，使溶液中的CO₂完全逸出，所得溶液呈弱堿性，則溶液中離子濃度大小關系是c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）如圖4，我國科學家構(gòu)建了一種雙室微生物燃料電池，以苯酚（C₆H₆O）為燃料，同時消除酸性廢水中的硝酸鹽．電極a 的電極反應式為為C₆H₆O+11H₂O-28e^-=6CO₂↑+28H⁺．

Answer 1

分析 （1）利用蓋斯定律計算反應熱，計算平衡時各物質(zhì)的濃度，可K=$\frac{C（S{O}_{3}）C（NO）}{C（N{O}_{2}）C（S{O}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
（2）A、根據(jù)平衡常數(shù)僅與溫度有關判斷；
B、根據(jù)圖象分析，當反應時間小于0.5h，反應仍然在進行；
C、根據(jù)圖象分析，以1.6h作垂線，分析負載MoO₃的量為10%和15%的脫硫率的縱坐標大��；
D、根據(jù)圖象分析，0.5～1.2h時內(nèi)任一點作垂線，依據(jù)負載MoO₃的量的變化分析縱坐標脫硫速率的變化．；
（3）驗室制備氨氣的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，由圖2可知反應物為氧氣、一氧化氮和氨氣最終生成物為氮氣和水；
根據(jù)氨氣失去的電子的物質(zhì)的量等于NO和氧氣得到的電子總物質(zhì)的量計算；
（4）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據(jù)元素守恒可知生成的為N的氧化物，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，根據(jù)原子守恒判斷產(chǎn)物書寫方程式；
（5）若每2mol NO₂和Na₂CO₃溶液反應時轉(zhuǎn)移電子1mol計算生成的硝酸，根據(jù)化合價的變化判斷生成物，以此書寫反應的離子方程式；若生成的CO₂完全逸出，NO₂^-水解成堿性，所得溶液中的離子濃度大小關系為c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）該原電池中，硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應，則右邊裝置中電極b是正極，電極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，左邊裝置電極a是負極，負極上C₆H₆O失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，電極反應式為C₆H₆O+11H₂O-28e^-=6CO₂↑+28H⁺，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1 ②
將方程式$\frac{①-②}{2}$得：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=$\frac{-196.6KJ/mol-（-113.0KJ/mol）}{2}$=-41.8kJ/mol，
             NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
起始物質(zhì)的體積 a       2a        0       0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的體積 x        x        x       x
平衡物質(zhì)的體積 a-x     2a-x      x        x
平衡時NO₂與SO₂體積比為1：5，即（a-x）：（2a-x）=1：5，故x=$\frac{3}{4}$a，故平衡常數(shù)K=$\frac{C（S{O}_{3}）C（NO）}{C（N{O}_{2}）C（S{O}_{2}）}$=$\frac{{x}^{2}}{（a-x）（2a-x）}$=$\frac{\frac{9}{16}}{\frac{1}{4}×\frac{5}{4}}$=1.8，
故答案為：-41.8；1.8；
（2）A、根據(jù)平衡常數(shù)僅與溫度有關，所以負載MoO₃的量越大，平衡常數(shù)不變，故A錯誤；
B、根據(jù)圖象，當反應時間小于0.5h，反應仍然在進行，脫硫率較小，但不等于0，故B錯誤；
C、根據(jù)圖象，以1.6h作垂線，負載MoO₃的量為10%和15%的脫硫率相等，故C正確；
D、根據(jù)圖象，0.5～1.2h時內(nèi)任一點作垂線，負載MoO₃的量越大，脫硫速率也越大，故D正確；
故選：CD；
（3）驗室制備氨氣的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，由圖3可知反應物為氧氣、一氧化氮和氨氣最終生成物為氮氣和水，所以NO最終轉(zhuǎn)化為N₂和H₂O，氧氣、一氧化氮和氨氣反應生成氮氣和水，反應中氨氣失去的電子的物質(zhì)的量等于NO和氧氣得到的電子總物質(zhì)的量，1molNH₃轉(zhuǎn)化為N₂失去3mol電子，0.5molO₂得到2mol電子，則NO轉(zhuǎn)化為N₂得到的電子為1mol，所以NO的物質(zhì)的量為0.5mol，其體積為22.4L/mol×0.5mol=11.2L，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；N₂；11.2；
（4）NO在40℃下分解生成兩種化合物，根據(jù)元素守恒可知生成的為N的氧化物，氮元素的氧化物有NO、N₂O、NO₂、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅，由圖象可知3molNO生成兩種氮的氧化物各為1mol，其反應方程式為：3NO=Y+Z，根據(jù)原子守恒可知為N₂O、NO₂，所以方程式為3NO $\frac{\underline{\;高壓\;}}{\;}$N₂O+NO₂，
故答案為：3NO $\frac{\underline{\;高壓\;}}{\;}$N₂O+NO₂；
（5）9.2g NO₂的物質(zhì)的量為$\frac{9.2g}{46g/mol}$=0.2mol，每2molNO₂和Na₂CO₃溶液反應時轉(zhuǎn)移電子1mol，則N的化合價分別有+4價變化為+5價和+3價，在堿性溶液中應生成NO₃^-和NO₂^-，反應的離子方程式為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂，若生成的CO₂完全逸出，NO₂^-水解成堿性，所得溶液中的離子濃度大小關系為c（Na⁺）＞c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：2NO₂+CO₃^2-=NO₃^-+NO₂^-+CO₂；c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）左邊裝置電極a是負極，負極上C₆H₆O失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，電極反應式為C₆H₆O+11H₂O-28e^-=6CO₂↑+28H⁺，故答案為：C₆H₆O+11H₂O-28e^-=6CO₂↑+28H⁺．

點評 本題考查了蓋斯定律的應用、平衡常數(shù)的計算、氧化還原反應化學方程式的書寫及其計算、圖象的分析與應用等，考查了學生的分析能力以及對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等．