Question

9．PM2.5污染與直接排放化石燃燒產生的煙氣有關，化石燃料燃燒同時放出大量的SO₂和NOx．
（1）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-1160kJ•mol^-1
CH₄（g）+2NO₂ （g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃
則△H₃=-867kJ•mol^-1，如果三個反應的平衡常數依次為K₁、K₂、K₃，則K₃=K₃=（K₁•K₂）^1/2（用K₁、K₂表示） 
（2）實驗室可用NaOH溶液吸收SO₂，某小組同學在室溫下，用pH傳感器測定向20mL0.1mol•L^-1NaOH溶液通入
SO₂過程中的pH變化曲線如圖所示．ab段發生反應的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）對已知熱化學方程式編號，依據已知的熱化學方程式利用蓋斯定律構造CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），然后根據關系式得到平衡常數的關系；
（2）向20mL0.1mol•L^-1NaOH溶液通入SO₂過程中首先發生SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，其次發生SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-，據此分析．

解答 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
由蓋斯定律$\frac{1}{2}×$（①+②）得到CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，
如果三個反應的平衡常數依次為K₁、K₂、K₃，則K₃=（K₁•K₂）^1/2；
故答案為：-867kJ•mol^-1；K₃=（K₁•K₂）^1/2；
（2）向20mL0.1mol•L^-1NaOH溶液通入SO₂過程中首先發生SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，其次發生SO₂+SO₃^2-+H₂O=2HSO₃^-；所以ab段發生反應的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．

點評 本題考查了反應熱的計算和離子方程式的書寫，掌握蓋斯定律和無機物的化學性質是解題的關鍵，難度中等，注意化學平衡常數與化學方程式的數學關系．