Question

【題目】二氧化硫和氮氧化物都是常見的大氣污染物，回答下列相關問題。

某溫度下氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時，涉及如下反應：

i．2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H 1＜0 其平衡常數為K1

ii．2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g) △H2＜0 其平衡常數為K2

（1）現有反應4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，則此反應的平衡常數K3＝_______（用K1、K2表示），反應熱△H3＝__________（用△H1、△H2表示）。

（2）為研究不同條件對反應ii的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO2和足夠的NaCl(s)，10min時反應ii達到平衡。測得平衡時NO2的轉化率α1(NO2) ＝50%，則：

①10min內υ(ClNO)＝_________ ，平衡常數K2＝___________；

②若其它條件不變，使反應在恒壓條件下進行，平衡時NO2轉化率為α2(NO2)，則：α1(NO2)______α2(NO2)（填“>”“<”或“=”）。

（3）若用一定量的NaOH溶液吸收SO2氣體后所得吸收液恰好呈中性，下列有關吸收液中粒子關系正確的是______________。

a．c(Na＋)＝c(HSO3-)＋2c(SO32-)

b．c(Na＋) > c(HSO3-) ＝c(SO32-) > c(H+) = c(OH—)

c．c(Na＋) > c(HSO3—) + c(SO32—) +c(H2SO3)

d．c(OH-) ＋c(SO32-)＝c(H2SO3)＋c(H+)

（4）工業上也可以用Na2SO3溶液吸收SO2，并用電解法處理吸收后所得溶液以實現吸收液的回收再利用，裝置如圖所示，則

①工作一段時間后，陰極區溶液的pH______（填“增大”“減小”或“不變”）；

②寫出陽極的電極反應式_______________________。

Answer 1

【答案】K22/K1 2△H2-△H1 0.0025mol/(L·min) 10 < ac 增大 HSO3-—2e-+H2O=SO42-+3H+

【解析】

（1）反應4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，根據ii ×2- i 得到反應熱△H 3，根據平衡常數計算公式結合反應ii、i求出此反應的平衡常數K3與K1、K2的關系式；

（2）①根據平衡時NO2的轉化率可以求出其它物質的變化量，反應達到平衡后各物質的濃度，根據平衡常數的計算公式進行計算平衡常數；

②反應在恒容條件下進行，達到平衡時壓強減少，若先在恒壓條件下進行，可在平衡時增大壓強，此時平衡向正反應方向進行，進而分析NO2轉化率變化規律；

（3）若用一定量的NaOH溶液吸收SO2氣體后所得吸收液恰好呈中性，說明溶液的成份為Na2SO3和NaHSO3，根據電荷守恒和物料守恒進行分析；

（4）①陰極區溶液中的H+被還原成H2，氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大，溶液的pH增大；

②陽極區HSO3-被氧化生成SO42-，據此寫出電極反應方程式。

（1）反應4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，根據蓋斯定律ii ×2- i 得到，反應熱△H 3=2△H 2-△H1 ；K1= c2（ClNO)/c（Cl2）×c（NO），K2= c（ClNO)/c2（NO2），K3= c（Cl2）×c2（NO）/ c4（NO2），所以4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)反應的的平衡常數K3=(K2)2/K1；

故答案為：K22/K1；2△H2-△H1；

（2）①平衡時NO2的轉化率為50%，NO2的變化量為0.1mol，ClNO的變化量為 0.05mol，V(ClNO)=[0.05/2]/10=0.0025mol/(L·min) ；結合NO2的變化量可知平衡時，c（NO2）=0.05mol/L，c（ClNO)=0.025 mol/L，故平衡常數K2==10；

故答案為：0.0025mol/(L·min)；10；

②反應在恒容條件下進行，達到平衡時壓強減少，若先在恒壓條件下進行，可在平衡時增大壓強，此時平衡向正反應方向進行，所以NO2轉化率增大，即：α1(NO2)<α2(NO2)；

故答案為：<；

（3）a．若用一定量的NaOH溶液吸收SO2氣體后所得吸收液恰好呈中性，說明溶液的成份為Na2SO3和NaHSO3，此時溶液中存在電荷守恒：c(H+)+ c(Na+)= c(HSO3-)+2 c(SO32-)+ c(OH-)，溶液為中性，c(H+)= c(OH-)，則a正確；

b．溶液中存在SO32-的水解與HSO3-的電離和水解，溶液中存在SO32-的水解與HSO3-的電離和水解，因此c(HSO3-) ≠c(SO32-)，故b錯誤；

c．溶液中的水解和電離過程均相對較弱，所以溶液中的c(SO32-)> c(H2SO3)，根據c(Na+)= c(HSO3-)+2 c(SO32-)，所以c(Na+)> c(H2SO3)+ c(HSO3-)+ c(SO32-)，故c正確；

d．由于反應后溶液呈中性，c(H+)= c(OH-)；溶液中的水解和電離過程均相對較弱，所以溶液中的c(SO32-)> c(H2SO3)，所以c(OH-) ＋c(SO32-)>c(H2SO3)＋c(H+)，故d錯誤；

故答案為：ac；

（4）①陰極區溶液中的H+被還原成H2，工作一段時間后，陰極區溶液的pH增大；

故答案為：增大；

②陽極區HSO3-被氧化生成SO42-，電極反應式HSO3-—2e-+H2O=SO42-+3H+；

故答案為：HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+。