Question

【題目】科學處理NOx、SO2等大氣污染物，對改善人們的生存環境具有重要的現實意義。

（1）利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：

CH4(g) +4NO2(g) =4NO(g)+CO2(g) +2H2O(g)；△H=-574kJmol-1

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g) +CO2(g)+2H2O(g)；△H=-867kJmol-1

則CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H=____________________

（2）利用氧化氮氧化物的流程如下：

已知反應I的化學方程式為2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl，若反應I中轉移3mol電子，則反應Ⅱ中可生成N2的體積為_____L（標準狀況下）。

（3）常溫下，用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液，吸收過程中水的電離程度_____（填“增大”、“減小”或“不變”）；請寫出Na2SO3溶液中，c(Na+)、c(H2SO3)、c(SO32-)、c(HSO3-)的大小關系：_____。

（4）利用Fe2（SO4）3溶液也可處理SO2廢氣，所得Fe2+溶液有很多重要用途。保存1.8molL﹣1的FeSO4溶液時，為防止溶液中Fe2+被氧化，常加入_____；為確保溶液中不出現渾濁，應調節溶液的pH不超過_____。（常溫下，Ksp[Fe(OH) 2]=1.8×10﹣16）

Answer 1

【答案】﹣1160 kJmol-1 6.72 增大 c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(H2SO3) 鐵粉 6

【解析】

（1）①CH4(g) +4NO2(g) =4NO(g)+CO2(g) +2H2O(g)；△H=-574kJ·mol－1，②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)；△H=-867kJ·mol－1，③CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，根據推出：2×②－①得出：△H=(－867×2＋574)kJ·mol－1=－1160kJ·mol－1；

（2）反應II中發生的反應方程式為2NO2＋4Na2SO3=N2＋4Na2SO4，反應I中轉移電子數與反應II中生成N2的物質的量的關系為：5mole－～NO2～0.5molN2，因此反應I中轉移3mol電子，則反應II中可生成N2的體積為3×0.5×22.4/5L=6.72L；

（3）NaOH抑制水的電離，反應后生成Na2SO3，SO32－發生水解反應，促進水的電離，因此吸收過程中水的電離程度增大；Na2SO3溶液中：SO32－＋H2OHSO3－＋OH－、HSO3－＋H2OH2SO3＋OH－，水解的程度微弱，第一步水解為主，因此微粒濃度大小順序是c(Na＋)>c(SO32－)>c(HSO3－)>c(H2SO3)；

（4）為防止Fe2＋被氧化，不引入新的雜質，同時又因為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，因此往往常加入鐵粉或鐵屑；氫氧化鐵達到飽和，c(OH－)=mol·L－1=1×10－8mol·L－1，則pH不超過6。