Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環境問題，科研工作者正在研究用各種化學方法來消除這些物質對環境的影響。

（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=+247kJ/mol

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

則CO2重整的熱化學方程式為______。

（2）“亞硫酸鹽法”吸收煙中的SO2，將煙氣通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，若此過程中溶液體積不變，則溶液的pH不斷______（填“減小”、“不變”或“增大）。當溶液pH約為6時，吸收SO2的能力顯著下降，應更換吸收劑，此時溶液中c（SO32-）=0.2mol/L，則溶液中c（HSO3-）=______；

（3）催化還原法去除NO．一定條件下，用NH3消除NO污染，其反應原理：4NH3+6NO5N2+6H2O．不同溫度條件下，n（NH3）：n（NO）的物質的量之比分別為4：1、3：1、1：3時，得到NO脫除率曲線如圖1所示。

①隨溫度升高NO脫除率下降的原因是______；

②曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mgm-3，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脫除速率為______mgm-3s-1；

③曲線b對應NH3與NO的物質的量之比是______。

（4）間接電化學法除NO．其原理如圖2所示：寫出陰極的電極反應式（陰極室溶液呈酸性）______；

吸收池中除去NO的離子方程式為______。

Answer 1

【答案】CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)△H1=-163kJ/mo1 減小 1.6mol/L 該反應正向是放熱反應，升高溫度有利于向吸熱的逆方向移動 1.5×10-4 3:1 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

【解析】

（1）由已知:①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247k/mol，②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol，根據蓋斯定律，①-②2得CO2重整的熱化學方程式為：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=△H1-2△H2=-163kJ/mo1。

（2）“亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2，將煙氣通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，亞硫酸與亞硫酸鈉和水反應生成亞硫酸氫鈉，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，反應方程式SO2+ Na2SO3+2H2O= 2NaHSO3，溶液中反應的亞硫酸根離子和生成亞硫酸氫根離子的物質的量比為1：2，由已知c(SO32-)=0.2mol/L，則溶液中參加反應的亞硫酸根為(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；

（3）①N2和H2O相對穩定，能量較低，NH3和NO能量高，所以反應4NH3+6NO5N2+6H2O正向是放熱反應，升高溫度有利于向吸熱的逆方向移動，故隨溫度升高NO脫除率下降。

②曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg·m-3，A點的脫除率為0.55，B點的脫除率0.75，從A點到B點經過0.8s，該時間段內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。

③NH3與NO的物質的量的比值越大，NO的脫除率越大，故其物質的量之比分別為4:1、3:1、1:3時，對應的曲線為a、b、c，故曲線b對應的物質的量之比是3:1。

（4）陰極是HSO3-在酸性條件下發生還原反應，生成S2O42-，其電極反應式為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；根據圖示，吸收池中S2O42-和NO是反應物，N2和HSO3-是生成物，則吸收池中除去NO的離子方程式為：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。