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：

CH4( g) +CO2( g) 2CO( g)+2H2( g) △H1=+247kJ·mol-1

CH4(g) +H2O(g) CO( g)+3H2(g) △H2=+205kJ mol-1

寫出CO2重整的熱化學方程式_________________。

(2)“亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2。

①將煙氣通入1.0mol·L-1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-1，則溶液中c(HSO3-)=____________。

②室溫條件下，將煙氣通入(NH4)2SO3溶液中，測得溶液pH與各組分物質的量分數的變化關系如圖甲所示。

a點時n(HSO3-)：n(H2SO3)=__________，b點時溶液pH=7，則n(NH4+)：n(HSO3-)=___________。

(3)催化氧化法去除NO，—定條知下，用NH3消除NO污染，其反應原理為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、3：3、1：3時，得到NO脫除率曲線如圖乙所示：

①曲線a中NO的起始濃度為6×10-4 mg/m3，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脫除速率

為__________mg/(m3·s)

②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。其原理如圖丙所示，寫出電解池陰極的電極反應式（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) ΔH= - 163kJ/mol 減小 1.6mol/L 1：1 3: 1 1.5×10-4 3:1 2HSO3-+2e-+2H+ ═S2O42-+2H2O 2NO + 2S2O42-+2H2O═N2 + 4HSO3-

【解析】(1)用CO2和H2為原料可得到CH4燃料的反應方程式為：CO2+4H2CH4+2H2O，已知：①CH4( g) +CO2( g) 2CO( g)+2H2( g) △H1=+247kJ·mol-1；②CH4(g) +H2O(g) CO( g)+3H2(g) △H2=+205kJ mol-1；根據蓋斯定律，由①-②×2得反應CO2 (g) +4H2(g) CH4 (g) +2H2O (g) ΔH=△H1-2△H2=+247kJ·mol-1-+205kJ mol-1×2= - 163kJ/mol；（2）①將煙氣通入1.0mol·L-1的Na2SO3溶液，亞硫酸與亞硫酸鈉和水反應生成亞硫酸氫鈉，溶液的pH不斷減小，向Na2SO3溶液中通入SO2生成NaHSO3，反應方程式SO2+Na2SO3+2H2O=2NaHSO3，溶液中反應的硫酸根離子和生成硫酸氫根離子的物質的量比為1:2，即溶液中參加反應的硫酸根為（1.0-0.2）molL-1，則生成的硫酸氫根為2×（1.0-0.2）molL-1=1.6molL-1；②發生的主要反應（NH4）2SO3+H2O+SO3=2NH4HSO3，根據圖像可知a點時兩個比值相等，則n(HSO3-)：n(H2SO3)=1：1，b點時溶液PH=7，根據電荷守恒可知n(NH4+)=n(HSO3-)+2 n(SO32-)，又根據圖像曲線可知，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/m3，A點的脫除率為55%，B點的脫除率為75%，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脫除率=6×10-4mg/m3×（0.75-0.55）÷0.8s=1.5×10-4mg/(m3s)；②NH3與NO的物質的量的比值越大，NO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NH3與NO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的原理是：2NO + 2S2O42-+2H2O═N2 + 4HSO3-。