Question

【題目】國家實施“青山綠水工程”，大力研究脫硝和脫硫技術。

(1)H2在催化劑作用下可將NO還原為N2。下圖是該反應生成1 mol水蒸氣的能量變化示意圖。寫出該反應的熱化學方程式____________(△H可用E1、E2、E3表示)。

(2)我國科學家在天然氣脫硫研究方面取得了新進展，利用如圖裝置可發(fā)生反應：H2S+O2=H2O2+S↓

①裝置中H+向________池遷移。

②乙池溶液中發(fā)生反應的離子方程式:____________

(3)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程如下:

反應I:2NO(g)N2O2(g)(快)；<0 v1正=k1正 c2(NO) 、v1逆=k1逆 c(N2O2)

反應Ⅱ:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) 2<0 v2正=k2正 c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆 c2(NO2)；

在一定條件下，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)=___________(用含K1正、K1逆、K2正、K2逆的代數(shù)式表示)。

(4)廢水處理時，通H2S(或加S2－)能使某些金屬離子生成極難溶的硫化物而除去。25°℃，某廢液中c(Mn2+)=0.02mol·L－1，調節(jié)廢液的pH使Mn2+開始沉淀為MnS時，廢液中c(H2S)=0.1mol·L－1，此時pH約為____。(已知：Ksp(MnS)=5.0×10-14，H2S的電離常數(shù)：K1=1.5×10-7，K2=6.0×10-15，1g6=0.8)

Answer 1

【答案】H2(g)+NO(g)=N2(g)+H2O(g) △H=(E1-E2)kJ/mol 甲 H2S+I3-=S+2H++3I- 5.2

【解析】

(1)根據(jù)能量變化圖，反應熱=正反應的活化能-逆反應的活化能，再根據(jù)熱化學反應方程式的書寫解答；

(2)①H+是陽離子，向負電荷較多的正極移動；

②根據(jù)圖示可知H2S與I3-反應產生S單質，H+、I-，根據(jù)物質變化書寫方程式；

(3)①反應I：2NO(g)N2O2(g)(快)，

反應Ⅱ：②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)，

根據(jù)蓋斯定律，①+②得2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，平衡常數(shù)K=，由反應達平衡狀態(tài)，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正×v2正=v1逆×v2逆；將各個速率值帶入上式，就可得到化學平衡常數(shù)的表達式；

(5)當Qc=Ksp(MnS)時開始沉淀，由此求出S2-的濃度，結合K1×K2=，將各個數(shù)值帶入計算出c(H+)，然后可計算出溶液的pH。

(1)一定條件下H2還原NO生成N2和1mol水蒸氣，依據(jù)能量變化圖可知反應放熱，反應焓變△H=E1-E2，反應的熱化學方程式為：H2(g)+NO(g)=N2(g)+H2O(g) △H=(E1-E2)kJ/mol；

(2)①根據(jù)圖示可知，電子由乙池流向甲池碳棒，使碳棒上負電荷較多，乙池中的H+是陽離子，向負電荷較多的碳棒區(qū)域移動，即由乙池向甲池移動；

②根據(jù)圖示可知H2S與I3-反應產生S單質，H+、I-，反應方程式為：H2S+I3-=S+2H++3I-；

(3)①反應I：2NO(g)N2O2(g)(快)，

反應Ⅱ：②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)，

根據(jù)蓋斯定律，①+②得2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，平衡常數(shù)K=，由反應達平衡狀態(tài)，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正×v2正=v1逆×v2逆；k1正 c2(NO)×k2正 c(N2O2)c(O2)= k1逆 c(N2O2)×k2逆 c2(NO2)，則K=；

(4)當Qc=Ksp(MnS)時開始沉淀，所以c(S2-)=mol/L=2.5×10-12mol/L；

H2S的電離常數(shù)：K1=1.5×10-7，K2=6.0×10-15，K1×K2==1.5×10-7×6.0×10-15=9.0×10-22，結合c(H2S)=0.1mol/L可知：c(H+)==6×10-6mol/L，則此時溶液的pH=-lg6×10-6=6-lg6=6-0.8=5.2。