Question

【题目】严重的雾霾天气，给人们的出行及身体造成了极大的危害，研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的形成及处理具有重要意义。

(1)500℃时，在催化剂存在条件下，分别将2molSO2和1molO2置于恒压容器甲和恒容容器乙中(两容器起始容积相同)，充分反应，二者均达到平衡后:

①两容器中SO2的转化率关系是甲_____乙(填“>”、“<”或“=”)。

②在容器乙中，反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2的转化率提高的是____(填字母)。

a.温度和容器体积不变，充入1.0molHe b.温度和容器体积不变，充入1.0molO2

c.在其他条件不变时，充入1molSO3 d.在其他条件不变时，改用高效催化剂

(2)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。

①在钠碱循环法中，Na2SO3溶液可作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是_______________。

②吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:

n(SO32-):n(HSO3-)	91:9	1:1	9:91
pH	8.2	7.2	6.2

由上表判断，NaHSO3溶液显_____性(填“酸”、“碱”或“中”)，用化学平衡原理解释:________。

(3)用CH4催化剂还原NO2可以消除氮氧化的污染，例如:

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol

若用标准状况下4.48CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为_____(阿伏加德罗常数的值用NA表示)，放出的热量为_______kJ。

(4)工业上合成氨所需氢气的制备过程中，其中的一步反应为：CO(g)+H2O(g)====CO2(g)+H2(g) △H<0。一定条件下，将CO(g)与H2O(g)以体积比为1：2置于密闭容器中发生上述反应，达到平衡时测得CO(g)与H2O(g)体积比为1:6.则平衡常数K=______(计算结果保留两位小数)。

Answer 1

【答案】 > b 2OH-+SO2=SO32-+HO2 酸性 HSO3-存在HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2OH2SO3+OH-，HSO3-的电离程度大于水解程度 1.60NA(或1.6NA) 173.4 2.67

【解析】试题分析：本题考查化学平衡常数的计算，外界条件对化学平衡的影响，反应热的计算，弱酸酸式盐溶液酸碱性的判断。

（1）①SO2发生催化氧化反应的方程式为2SO2+O22SO3，该反应的正反应为气体分子数减小的反应，甲为恒压容器，建立平衡过程中容器的体积减小，甲相当于在乙达平衡后增大压强，增大压强平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，两容器中SO2的转化率：甲乙。

② a项，温度和容器体积不变，充入1.0molHe，各物质的浓度不变，平衡不发生移动，SO2的转化率不变；b项，温度和容器体积不变，充入1.0molO2，增大O2的浓度，平衡向正反应方向移动，SO2的转化率增大；c项，在其他条件不变时，充入lmolSO3，增大SO3浓度，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率减小；d项，在其他条件不变时，改用高效催化剂，平衡不发生移动，SO2的转化率不变；能使SO2转化率提高的是b，答案选b。

（2）①SO2属于酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SO3和H2O，反应的化学方程式为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，离子方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O。

②NaHSO3溶液中S元素主要以HSO3-形式存在，HSO3-微弱发生电离，n（HSO3-）：n（SO32-）1:1，根据表中数据，NaHSO3溶液呈酸性。原因是：在NaHSO3溶液中既存在HSO3-的电离平衡HSO3-H++SO32-，又存在HSO3-的水解平衡HSO3-+H2OH2SO3+OH-，且HSO3-的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性。

（3）将反应编号：

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H=-574kJ·mo1-1（①式）

CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g） △H=-1160kJ·mol-1（②式）

应用盖斯定律，将（①式+②式）2得，CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）ΔH=（-574kJ/mol-1160kJ/mol）2=-867kJ/mol，CH4还原NO2至N2的热化学方程式为：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）ΔH=-867kJ/mol，在该反应中C元素的化合价由CH4中的-4价升至CO2中的+4价，消耗1molCH4转移8mol电子，n（CH4）==0.2mol，标准状况下4.48LCH4反应转移1.6mol电子，转移电子数为1.6NA。放出的热量为867kJ/mol0.2mol=173.4kJ。

（4）用三段式，设CO（g）、H2O（g）起始物质的量浓度依次为amol/L、2amol/L，从起始到平衡过程中转化CO物质的量浓度为xmol/L

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

c（起始）（mol/L） a 2a 0 0

c（转化）（mol/L） x x x x

c（平衡）（mol/L） a-x 2a-x x x

（a-x）：（2a-x）=1：6，x=0.8a，平衡时CO、H2O（g）、CO2、H2物质的量浓度依次为0.2amol/L、1.2amol/L、0.8amol/L、0.8amol/L，平衡常数K==2.67。