Question

(14分)汽車(chē)尾氣中CO、NOx 以及燃煤廢棄中的SO2都是大氣污染物，對(duì)它們的治理具有重要意義。

Ⅰ．CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1= —574 kJ·mol- 1 ．

CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H2= 一1160 kJ·mol- 1

(1)甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為 ；

Ⅱ．吸收SO2和NO，獲得Na2S2O4和NH4NO3產(chǎn)品的流程圖如下(Ce為鈰元素)：

(2)裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce 4+ 氧化的產(chǎn)物主要是NO3- 、NO2- ，寫(xiě)出只生成NO3- 的離子方程式 ；

(3)裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如下圖所示。

①生成的Ce4+ 從電解槽的 (填字母序號(hào))口流出；

②生成S2O42 - 的電極反應(yīng)式為 ；

(4)已知進(jìn)入裝置Ⅳ的溶液中，NO2- 的濃度為a g·L- 1 ，要使1m3該溶液中的NO2- 完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，至少需向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2 L。(用含a代數(shù)式表示，計(jì)算結(jié)果保留整數(shù))

 

Answer 1

（1）CH4(g)+2NO2(g)=2H2O(g)+ CO2(g)+N2(g) △H=-867kJ/mol

（2）NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+

（3）①a

②2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O

（4）243a（或5600a/23）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，將兩個(gè)已知熱化學(xué)方程式相加得2CH4(g)+4NO2(g)=4H2O(g)+2 CO2(g)+2N2(g) △H=（—574 kJ·mol- 1）+（一1160 kJ·mol- 1）=-1734kJ/mol，所以甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2NO2(g)=2H2O(g)+ CO2(g)+N2(g) △H=-867kJ/mol

（2）由圖可知，NO被Ce 4+ 氧化為NO3- ，則Ce4+被還原為Ce3+，所以只生成NO3- 的離子方程式為NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+

（3）①裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，在電解池中，陽(yáng)極上是Ce3+失電子成為Ce4+的過(guò)程，所以生成Ce4+從電解槽的陽(yáng)極上a極流出，

②電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，亞硫酸氫根離子得電子生成S2O42-，電極反應(yīng)式為2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O

（4）NO2-的濃度為a g?L-1，要使1m3該溶液中的NO2-完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，則失去電子的物質(zhì)的量是(1000×ag)/46g/mol×(5-3)，設(shè)需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2VL，則氧氣得電子的物質(zhì)的量是VL/22.4L/mol×2×(2-0)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒定律，有(1000×ag)/46g/mol×(5-3)= VL/22.4L/mol×2×(2-0)，解得V=243aL。

考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用，離子方程式的書(shū)寫(xiě)，電化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)的計(jì)算