Question

(18分)NOx、SO₂是主要的大氣污染物，科學處理這些污染物對改善人們的生存環境具有重要的現實意義。
（1）利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1
則CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=   kJ?mol^-1。
（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：

寫出反應Ⅱ的化學方程式 ___________________；已知反應I的化學方程式為2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，若反應I中轉移0．5mol電子，則反應Ⅱ中可生成N₂的體積
為_________L（標準狀況下）。
（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=9的Na₂SO₃溶液，吸收過程中水的電離平衡_________移動（填“向左”、“向右”或“不”）；試計算溶液中 。
（常溫下H₂SO₃的電離常數：）
（4）利用Fe₂(SO₄)₃溶液也可處理SO₂廢氣，其流程如下圖所示。

①簡述用Fe₂(SO₄)₃晶體配制溶液A的方法__________________。
②假設反應過程中溶液的體積不變，A、C兩溶液的pH大小關系為：pH___pH。（填
“>”、“=”或“<”）。
③設計實驗驗證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，簡述實驗的操作、現象和結論_____________________________________________________________________________。

Answer 1

(l)—1160¹。（2）2NO₂+4Na₂SO₃N₂+4Na₂SO₄；1.12L。（3）向右；60。（4）①先將Fe₂(SO₄)₃晶體溶于一定濃度的硫酸，再加水稀釋到所需的濃度。②＜。③取所得溶液少許，滴加硫氰酸鉀溶液，若溶液變血紅色，說明溶液B具有處理廢氣的能力，反之，不具有。

解析試題分析：(l)已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ?mol^-1，根據蓋斯定律：②×2—①，
則CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=—1160kJ?mol^-1。（2）根據題給流程圖知，反應Ⅱ為二氧化氮與亞硫酸鈉溶液反應生成氮氣和硫酸鈉，化學方程式為2NO₂+4Na₂SO₃N₂+4Na₂SO₄；由反應I知，生成1molNO₂轉移5mol電子，若反應I中轉移0．5mol電子，則反應Ⅰ 中生成0.1molNO₂，由反應Ⅱ可知，生成N₂的物質的量為0.05mol，標準狀況下體積為1.12L。（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO₂得到pH=9的Na₂SO₃溶液，吸收過程中溶液由強堿溶液轉化為水解呈堿性的鹽溶液，水的電離平衡向右移動；由H₂SO₃的二級電離常數表達式表達式知， =Ka₂/c(H^＋)=6.0×10^—8/10^—9=60。（4）①用Fe₂(SO₄)₃晶體配制Fe₂(SO₄)₃溶液時要注意防止鐵離子水解，方法是先將Fe₂(SO₄)₃晶體溶于一定濃度的硫酸，再加水稀釋到所需的濃度。②由題給流程知，該過程中發生的總反應為：2SO₂+O2+2H₂O==2H₂SO₄，A、C兩溶液的pH大小關系為：pH_A＜pH_C。③驗證溶液B是否仍具有處理廢氣的能力，即為檢驗溶液B中是否含有鐵離子，實驗的操作、現象和結論是取所得溶液少許，滴加硫氰酸鉀溶液，若溶液變血紅色，說明溶液B具有處理廢氣的能力，反之，不具有。
考點：考查焓變的計算、蓋斯定律，氧化還原方程式的書寫、電子守恒法和關系式法計算，水的電離、電離常數的計算及溶液的配制、離子檢驗。