Question

【題目】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。硫、氮氧化物是形成酸雨、霧霾等環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)祝�采用合適的措施消除其污染是保護環(huán)境的重要措施。

I．研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可消除硝酸工業(yè)尾氣中的NO污染。NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為1：3、3:1、4:1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。

(1)①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A 點到B點經(jīng)過0.8 s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率為____________mg／(m3·s)。

②曲線b對應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的量之比是____，其理由是___________________

(2)已知在25℃，101 kPa時：

請寫出用NH3脫除NO的熱化學(xué)方程式：____________________________________

Ⅱ．工業(yè)上還可以變“廢”為“寶”，將霧霾里含有的SO2、NO等污染物轉(zhuǎn)化為Na2S2O4(保險粉)和NH4NO3等化工用品，其生產(chǎn)流程如下圖：

(3)裝置Ⅱ中NO轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>NO3-的反應(yīng)的離子方程式為__________________________________

(4)裝置Ⅲ還可以使Ce4+再生，若用甲烷燃料電池電解該裝置中的溶液，當(dāng)消耗1 mol CH4 時，理論上可再生____mol Ce4+。

Answer 1

【答案】 1.5×10-4 3:1 NH3與NO的物質(zhì)的量比值越大，NO的脫除率越大 4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol 3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+ 8

【解析】Ⅰ．(1)①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，A點的脫除率為55%，B點的脫除率為75%，從A點到B點經(jīng)過0.8s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率==1.5×10-4mg/(m3s)，故答案為：1.5×10-4；

②NH3與NO的物質(zhì)的量的比值越大，NO脫除率越大，故其物質(zhì)的量之比分別為1：3、3：1、4：1時，對應(yīng)的曲線為c、b、a，故曲線b對應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是3：1，故答案為：3：1；NH3與NO的物質(zhì)的量比值越大，NO的脫除率越大；

(2)①N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-Q1/mol，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(1)△H=-Q2kJ/mo1，③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+Q3kJ/mo1，用NH3脫除NO的化學(xué)方程式為4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)，可根據(jù)蓋斯定律，將3×②-2×①-3×③可得熱化學(xué)方程式4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol，故答案為：4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol；

Ⅱ．SO2、NO是大氣污染物，通過氫氧化鈉溶液吸收得到亞硫酸氫鈉，一氧化氮不反應(yīng)，通過裝置Ⅱ加入Ce4+氧化還原反應(yīng)得到Ce3+、NO2-、NO3-等，和亞硫酸氫鈉混合，在電解池中通電電解得到Ce4+循環(huán)使用，獲得Na2S2O4，NO2-、NO3-等加入氨氣和氧氣在裝置Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)得到NH4NO3產(chǎn)品。

(3)裝置Ⅱ中NO轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>NO3-的反應(yīng)的離子方程式為3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+，故答案為：3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+；

(4)消耗1 mol CH4 轉(zhuǎn)移電子8mol，根據(jù)流程圖，可以將8mol Ce3+轉(zhuǎn)化為Ce4+，故答案為：8。