Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮氧化物和硫氧化物都是形成霧霾天氣的重要因素。下列方法可處理氮氧化物和硫氧化物。

(1) 用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，在一定條件下，發生反應：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ/mol。

在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下表。

時間/min 濃度/mol/L	0	10	20	30
NO	1.00	0.58	0.40	0.40
N2	0	0.21	0.30	0.30
CO2	0	0.21	0.30	0.30

①0~10 min內，NO的平均反應速率v(NO)=_____________，T1℃時，該反應的平衡常數K= _____________。

②若30 min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2∶1∶1，則Q_____________ (填“>”、“=”或“<”) 0。

(2) NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖甲所示。

①由圖甲可知，SCR技術中的氧化劑為_____________。已知 NH3氧化時發生如下反應：

4NH3(g)＋5O2(g) = 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－907.28 kJ·mol-1

4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝－1811.63kJ·mol-1

則氨氣被氧化為氮氣和水蒸氣的熱化學方程式:_______________________

②圖乙是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業選取的最佳催化劑及相應的溫度分別為___________、___________。

(3) 煙氣中的SO2可用某濃度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，若所得溶液呈中性，則該溶液中c(Na+)=__________________(用含硫微粒濃度的代數式表示)。

(4) 某研究小組用NaOH溶液吸收二氧化硫后，將得到的Na2SO3溶液進行電解，其中陰陽膜組合電解裝置如圖丙所示，電極材料為石墨。

丙

①a表示_______(填“陰”或“陽”)膜。A-E分別代表原料或產品，其中C為稀硫酸，則A為____________溶液(填寫化學式)。

②陽極電極反應式為_______________________。

Answer 1

【答案】 0.042 mol·L-1·min-1 9/16（或0.5625） &lt; 氮氧化物/NOX或NO、NO2 4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝-1269.02kJ·mol-1 Mn 200 ℃ 2c(SO32-)+c(HSO3-) 陽 NaOH SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+

【解析】（1）本題考查化學反應速率的計算、化學平衡常數的計算、勒夏特列原理的應用，①根據化學反應速率的數學表達式，v(NO)=(1－0.58)/10mol(L·min)=0.042 mol(L·min)；在20min達到平衡，根據化學平衡常數的定義，K=c(CO2)×c(N2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.42=9/16；②30min時，NO、N2、CO2的物質的量濃度比值為0.4：0.3：0.3≈1：1：1，升高溫度，NO的物質的量濃度增大，說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，即正反應方向是放熱反應，即Q<0；（2）考查熱化學反應方程是計算，①根據甲原理，氮的氧化物中N的化合價降低，因此NO、NO2作氧化劑，目標反應的方程式為4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，①4NH3(g)＋5O2(g) = 4NO(g)＋6H2O(g)，②4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)，(①×3＋②×2)/5得出：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝-1269.02kJ·mol－1；②根據圖乙，Mn的脫氮率高時對應的溫度比Cr催化率高時所對應的溫度的低，因此最佳催化劑是Mn，溫度在200℃；（3）本題考查離子濃度的大小比較，根據電荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HSO3－)＋2c(SO32－)，因為溶液顯中性，因此有c(Na＋)= c(HSO3－)＋2c(SO32－)；（4）本題考查電解原理和電極反應式的書寫，①根據電解原理，左端電極為陰極，右端電極為陽極，C得到的是硫酸，因此a為陽膜，b為陰膜，陽離子在陰極上放電，根據放電順序，左端電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，因此A得到的物質為NaOH；②陰離子在陽極上放電，因此C得到硫酸，因此SO32－在陽極上放電，電極反應式為SO32－＋2H2O－2e－=SO42－＋2H＋。