Question

【題目】C、N、S的氧化物常會(huì)造成一些環(huán)境問題，科研工作者正在研究用各種化學(xué)方法來(lái)消除這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。

(1) CO2的重整用CO2和H2為原料可得到CH4燃料。

已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247k/mol

②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol

寫出CO2重整的熱化學(xué)方程式:___________________________。

(2)“亞碳酸鹽法”吸收煙中的SO2

①將煙氣通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，若此過(guò)程中溶液體積不變，則溶液的pH不斷___(填“減小”“不變”或“增大)。當(dāng)溶液pH約為6時(shí)，吸收SO2的能力顯著下降，應(yīng)更換吸收劑，此時(shí)溶液中c(SO32-) =0.2 mol/L，則溶液中c(HSO3-) =_______。

②室溫條件下，將煙氣通入(NH4)2SO3溶液中，測(cè)得溶液pH與各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系如圖:

b點(diǎn)時(shí)溶液pH=7，則n(NH4+):n(HSO3-)=__________。

(3)催化氧化法去除NO。一定條件下，用NH3消除NO污染，其反應(yīng)原理; 4NH3+6NO5N2+6H2O。不同溫度條件下，n(NH3):n(NO)的物質(zhì)的量之比分別為4:1、3:1、1:3時(shí)，得到NO脫除率曲線如下圖所示:

①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg·m-3，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為___________mg·m-3·s-1。

②曲線b對(duì)應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是____________________。

(4)間接電化學(xué)法除NO。其原理如圖所示:寫出陰極的電極反應(yīng)式(陰極室溶液呈酸性)______。吸收池中除去NO的原理_____________ (用離子方程式表示)。

Answer 1

【答案】 CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H1=-163kJ/mo1 減少 1.6mol/L 3:1 1.5×10-4 3:1 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

【解析】(1)已知:①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H1=+247k/mol

②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H2=+205k/mol

根據(jù)蓋斯定律，由①-②2得反應(yīng)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=△H1-2△H2=-163kJ/mo1；(2)①將煙氣通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，亞硫酸與亞硫酸鈉和水反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，溶液pH不斷減小；向亞硫酸鈉溶液中通入二氧化硫生成亞硫酸氫鈉，反應(yīng)方程式SO2+ Na2SO3+2H2O = 2NaHSO3，溶液中反應(yīng)的亞硫酸根離子和生成亞硫酸氫根離子的物質(zhì)的量比為1：2，即溶液中參加反應(yīng)的亞硫酸根為（1.0-0.2）mol/L，則生成的亞硫酸氫根為c(HSO3-)=2×（1.0-0.2）mol/L=1.6 mol/L；②發(fā)生的主要反應(yīng)(NH4)2SO3+ SO2+H2O =2NH4HSO3，根據(jù)圖像可知a點(diǎn)時(shí)兩個(gè)比值相等，則n(HSO3-):n(H2SO3)=1:1，b點(diǎn)時(shí)溶液pH=7，根據(jù)電荷守恒可知n(NH4+)=n(HSO3-)+2n(SO32-)，又根據(jù)圖像曲線可知n(HSO3-)+n(SO32-)，則n(NH4+):n(HSO3-)=(1+2):1=3:1；(3) ①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg·m-3，A點(diǎn)的脫除率為55%，B點(diǎn)的脫除率為75%，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為6×10-4mg·m-3×（0.75-0.55）÷0.8s=1.5×10-4mg·m-3·s-1；②NH3與NO的物質(zhì)的量的比值越大，NO的脫除率越大，故其物質(zhì)的量之比分別為4:1、3:1、1:3時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲線為a、b、c，故曲線b對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量之比是3:1；(4)陰極是HSO3-在酸性條件下發(fā)生還原反應(yīng)，生成S2O42-，其電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；根據(jù)圖示，吸收池中S2O42-和NO是反應(yīng)物，N2和HSO3-是生成物，則吸收池中除去NO的原理是2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。