Question

2012年中國(guó)大多城市都受到霧霾天氣的影響，霧霾的形成與氮的氧化物和硫的氧化物有關(guān)：
已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1 ①
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1 ②
（1）則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1
（2）某溫度時(shí)，在一個(gè)容積為10L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①．開始充入4.0mol SO₂和2.0molO₂，半分鐘后達(dá)到平衡，并放出352.8kJ的熱量．此時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率是

 

，該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）利用鈉堿循環(huán)法可脫除工業(yè)廢氣中的SO₂．
①在鈉堿循環(huán)法中，Na₂SO₃溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO₂制得，該反應(yīng)的離子方程式是

 

．
②吸收液吸收SO₂的過程中，pH隨n（S

O

2- 3

）：n（HS

O

- 3

）變化關(guān)系如下表：

n（S O 2- 3 ）：n（HS O - 3 ）	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

當(dāng)吸收液呈中性時(shí)，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是（選填字母）

 

．
a．c（Na⁺）=2c（S

O

2- 3

）+c（HS

O

- 3

）
b．c（Na⁺）＞c（HS

O

- 3

）＞c（S

O

2- 3

）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（S

O

2- 3

）+c（HS

O

- 3

）+c（OH^-）
（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃時(shí)，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，原因是

 

（用離子方程式表示）．向該溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，所滴加氨水的濃度為

 

mol?L^-1．（NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5 mol?L^-1）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律將兩個(gè)反應(yīng)相加或相減以得到NO₂（g）與SO₂（g）生成SO₃（g）和NO（g）的反應(yīng)熱，再書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)放出352.8kJ的熱量求出參加反應(yīng)的二氧化硫，再求出其轉(zhuǎn)化率；求出平衡是各物質(zhì)的濃度，然后求出平衡常數(shù)；
（3）①Na₂SO₃與NaOH反應(yīng)；
②a、利用物料守恒可知a正確；
b、當(dāng)n（S

O

2- 3

）：n（HS

O

- 3

）=1：1時(shí)，PH為7.2，故當(dāng)為中性時(shí)，n（S

O

2- 3

）要減少，故c（HS

O

- 3

）＞c（S

O

2- 3

），所以b正確；
c、電荷守恒為：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S

O

2- 3

）+c（HS

O

- 3

）+c（OH^-）；故c錯(cuò)誤；
（4）依據(jù)銨根離子水解分析回答；依據(jù)同粒子效應(yīng)，一水合氨對(duì)銨根離子水解起到抑制作用；依據(jù)一水合氨的電離平衡常數(shù)計(jì)算得到氨水濃度．

解答：解：（1）由①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ?mol^-1，
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知，

①-②

2

可得NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g），
則△H=

-196.6kJ/mol-(-113.0kJ/mol)

2

=-41.8kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ?mol^-1；
（2）開始在10L的密閉容器中加入4.0molSO₂和2.0molO₂，一定條件下當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量352.8kJ根據(jù)1molSO₂完全反應(yīng)放熱98.3KJ；則一定條件下當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量352.8kJ，消耗二氧化硫物質(zhì)的量=

1mol×352.8KJ

98.3KJ

=3.6mol；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算：
               2SO₂（g）+O₂（g） 2SO₃（g）
開始量（mol）   4       2                   0
變化量（mol）   3.6     1.8                3.6
平衡量（mol）   0.4     0.2                3.6
所以SO₂的轉(zhuǎn)化率α=

3.6mol

4mol

×100%=90%；平衡是各物質(zhì)的濃度為：c（ SO₂）=0.04mol/L，c（O₂）=0.02mol/L，c（SO₃）=0.36mol/L，
所以K=

c2(SO3)

c2( SO2)c(O2)

=4050
故答案為：90%；4050；
（3）①Na₂SO₃與NaOH反應(yīng)其離子方程式為：2OH^-+SO₂═H₂O+SO₃^2-；
故答案為：2OH^-+SO₂═H₂O+SO₃^2-；
②a、利用物料守恒可知a正確；
b、當(dāng)n（S

O

2- 3

）：n（HS

O

- 3

）=1：1時(shí)，PH為7.2，故當(dāng)為中性時(shí)，n（S

O

2- 3

）要減少，故c（HS

O

- 3

）＞c（S

O

2- 3

），所以b正確；
c、電荷守恒為：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（S

O

2- 3

）+c（HS

O

- 3

）+c（OH^-）；故c錯(cuò)誤；
故答案為：ab；
（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃．25℃時(shí)，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，是因?yàn)殇@根離子水解；反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；加入氨水溶液抑制銨根離子水解，平衡逆向進(jìn)行；將a mol NH₄NO₃溶于水，向該溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，溶液中氫氧根離子濃度=10^-7mol/L；NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5 mol?L^-1，設(shè)混合后溶液體積為1L，根據(jù)一水合氨電離平衡得到：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，
平衡常數(shù)K=

c(NH4+)c(OH-)

c(NH3?H2O)

=

bmol/L×10-7mol/L

b×c(NH3?H2O)mol/L

=2×10^-5 mol?L^-1，計(jì)算得到c（NH₃?H₂O）=

a

200b

mol/L，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；

a

200b

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱的計(jì)算，蓋斯定律應(yīng)用，鹽類水解，鹽溶液中離子濃度的比較，注意反應(yīng)熱與熱量的關(guān)系來(lái)求物質(zhì)的量，難度較大．