Question

(1)新的《環境空氣質量標準》(GB 30952012)將于2016年1月1日在我國全面實施。據此,環境空氣質量指數(AQI)日報和實時報告包括了SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指標,為公眾提供健康指引,引導當地居民合理安排出行和生活。

①汽車排出的尾氣中含有CO和NO等氣體,用化學方程式解釋產生NO的原因 。

②汽車排氣管內安裝的催化轉化器,可使汽車尾氣中的主要污染物轉化為無毒的大氣循環物質。已知:

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol

則反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH= kJ/mol。

(2)直接排放氮氧化物會形成酸雨、霧霾,催化還原法和氧化吸收法是常用的處理方法。利用NH3和CH4等氣體除去煙氣中的氮氧化物。已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=a kJ/mol;欲計算反應CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g)的焓變ΔH2則還需要查詢某反應的焓變ΔH3,當反應中各物質的化學計量數之比為最簡整數比時,ΔH3=b kJ/mol,該反應的熱化學方程式是 ,據此計算出ΔH2= kJ/mol(用含a、b的式子表示)。

(3)下表列出了工業上吸收SO2的三種方法。

方法Ⅰ	用氨水將SO2轉化(NH4)2SO3,再氧化成(NH4)2SO4
方法Ⅱ	用生物質熱解氣(主要成分CO、CH4、H2)將SO2在高溫下還原成單質硫
方法Ⅲ	用Na2SO3溶液吸收SO2,再經電解轉化為H2SO4

方法Ⅱ主要發生了下列反應:

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) ΔH=+8.0 kJ/mol

2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)ΔH=+90.4 kJ/mol

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol

則S(g)與O2(g)反應生成SO2(g)的熱化學方程式可表示為 。

(4)合成氨用的氫氣可以甲烷為原料制得。有關化學反應的能量變化如圖所示,則CH4(g)與H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式為 。 

 

 

Answer 1

(1)①N2+O22NO ②-746.5

(2)N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH3=b kJ/mol a-2b

(3)S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-574.0 kJ/mol

(4)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+161.1 kJ/mol

【解析】(1)②按題干順序給3個熱化學方程式編號,由蓋斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=[-393.5×2-180.5-(-221.0)]kJ/mol=-746.5 kJ/mol。

(2)根據蓋斯定律將已知的兩個熱化學方程式相減可得熱化學方程式為2N2(g)+2O2(g)=4NO(g) ΔH=a kJ/mol-ΔH2=2b kJ/mol,則ΔH2=(a-2b)kJ/mol,同時將上面的方程式及ΔH都除以2可得熱化學方程式。

(3)將后面的兩個方程式相加減去前兩個方程式再除以2可得相應的熱化學方程式:S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-574.0 kJ/mol。

(4)按題干順序給圖像中的3個熱化學方程式編號,根據蓋斯定律,③-②×3-①得CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=[-846.3-(-241.8)×3-(-282.0)]kJ/mol=+161.1 kJ/mol。