Question

氮和硫的化合物在生产生活中广泛存在。研究发现，NO_x和SO₂是雾霾的主要成分。

Ⅰ.(1)已知：

2CO(g)+O₂(g) 2CO₂(g)      △H₁=﹣566.00kJ•mol^-1

2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)     △H₂=﹣196.6kJ•mol^-1

2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)     △H₃=﹣113.0kJ•mol^-1

则反应2NO₂(g)+SO₂(g)+ CO(g) SO₃(g)+2NO(g)+ CO₂(g)的△H=_________kJ•mol^-1。

(2)NO_x主要来源于汽车尾气。T℃时，模拟汽车尾气催化转化：2NO+2CO2CO₂+N₂，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15min)中NO的物质的量随时间变化如右图所示：

①T℃时该化学反应的平衡常数K=____；

②图中a、b分别表示使用同种催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是____(填“a”或“b”)。

Ⅱ．科学家发明了NH₃燃料电池，以KOH为电解质，原理如右图所示。该燃料电池的负极反应式为__________________。

Ⅲ.SO₂主要来源于煤的燃烧。

25℃时，电离平衡常数：

化学式	H2CO3	H2SO3
电离平衡常数	K1=4.30×10^-7 K2=5.61×10^-11	K1=1.54×10^-2 K2=1.02×10^-7

回答下列问题：

(1)常温下，pH相同的下列溶液：①Na₂CO₃、②NaHCO₃、③Na₂SO₃。物质的量浓度由大到小的排列顺序为___________＞___________＞___________。（用序号表示）

(2)已知NaHSO₃溶液显酸性，下列说法正确的是_________________。

A. c(Na⁺)＝2c(SO₃^2-)+2c(HSO₃^-)+2c(H₂SO₃)    

B. c(Na⁺)+c(H⁺)＝c(OH^-)+c(HSO₃^-)+c(SO₃^2-)

C. c(HSO₃^-)> c(H⁺)> c(H₂SO₃)> c(SO₃^2-)

D. c(H^＋)＋c(H₂SO₃)＝c(SO₃^2-)＋c(OH^-)

Answer

﹣268.3 5(mol/L) -1 (单位可写可不写) b 2NH3+6OH－-6e－＝N2+6H2O ② ③ ① D

【解析】Ⅰ.(1)①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) △H1=﹣566.00kJ•mol-1，②2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H2=﹣196.6kJ•mol-1，③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H3=﹣113.0kJ•mol-1，根据盖斯定律，将①×+②×-③得：2NO2(g)+SO2(g)+ CO(g) SO3(g)+2NO(g)+ CO2(g)的△H=(﹣566.00kJ•mol-1)×+(﹣196.6kJ•mol-1)×-(﹣113.0kJ•mol-1)=﹣268.3kJ•mol-1，故答案为：﹣268.3；

(2)①起始时，NO为0.4mol，平衡时NO为0.2mol，

              2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

起始物质的量：0.4mol  0.4mol           0         0

转化的物质量：0.2mol  0.2mol         0.2mol   0.1mol

平衡物质的量：0.2mol  0.2mol         0.2mol    0.1mol

则平衡时的浓度：c(NO)=0.1mol/L，c(CO)=0.1mol/L，c(CO2)=0.1mol/L，c(N2)=0.05mol/L，k===5(mol/L)-1；故答案为：5(mol/L)-1；

②催化剂表面积较大，反应速率快，达到平衡所用时间短，由图可知，b曲线代表的条件下反应速率快，所以b的催化剂的表面积大；故答案为：b；

Ⅱ． 负极发生氧化反应，由图可知，碱性条件下氨气失去电子生成氮气与水，负极电极反应式为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O。

Ⅲ. (1)根据25℃时，电离平衡常数可知，酸性H2SO3＞H2CO3＞HSO3-＞HCO3-，因此pH相同的下列溶液：①Na2CO3、②NaHCO3、③Na2SO3。物质的量浓度由大到小的排列顺序为②＞③＞ ①，故答案为：②； ③； ①；

(2)A. 根据物料守恒，c(Na+)＝c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3) ，故A错误； B. 根据电荷守恒，c(Na+)+c(H+)＝c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)，故B错误；C. NaHSO3溶液显酸性，说明电离程度大于水解程度，则c(SO32-)> c(H2SO3)，故C错误；D. 根据物料守恒，c(Na+)＝c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3) ，根据电荷守恒，c(Na+)+c(H+)＝c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)，处理得：c(H＋)＋c(H2SO3)＝c(SO32-)＋c(OH-)，故D正确；故选D。

点睛：本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡移动和平衡常数的计算、原电池原理的应用。侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力和计算能力，注意把握三段式在化学平衡计算中的应用。