Question

【题目】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

（1）CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。

已知：①CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H1=+247kJ/mol

②CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H2=+205kJ/mol

则CO2重整的热化学方程式为______。

（2）“亚硫酸盐法”吸收烟中的SO2，将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，若此过程中溶液体积不变，则溶液的pH不断______（填“减小”、“不变”或“增大）。当溶液pH约为6时，吸收SO2的能力显著下降，应更换吸收剂，此时溶液中c（SO32-）=0.2mol/L，则溶液中c（HSO3-）=______；

（3）催化还原法去除NO．一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理：4NH3+6NO5N2+6H2O．不同温度条件下，n（NH3）：n（NO）的物质的量之比分别为4：1、3：1、1：3时，得到NO脱除率曲线如图1所示。

①随温度升高NO脱除率下降的原因是______；

②曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4mgm-3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为______mgm-3s-1；

③曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是______。

（4）间接电化学法除NO．其原理如图2所示：写出阴极的电极反应式（阴极室溶液呈酸性）______；

吸收池中除去NO的离子方程式为______。

Answer 1

【答案】CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)△H1=-163kJ/mo1 减小 1.6mol/L 该反应正向是放热反应，升高温度有利于向吸热的逆方向移动 1.5×10-4 3:1 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

【解析】

（1）由已知:①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247k/mol，②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol，根据盖斯定律，①-②2得CO2重整的热化学方程式为：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=△H1-2△H2=-163kJ/mo1。

（2）“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2，将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，亚硫酸与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠，溶液pH不断减小；向亚硫酸钠溶液中通入二氧化硫生成亚硫酸氢钠，反应方程式SO2+ Na2SO3+2H2O= 2NaHSO3，溶液中反应的亚硫酸根离子和生成亚硫酸氢根离子的物质的量比为1：2，由已知c(SO32-)=0.2mol/L，则溶液中参加反应的亚硫酸根为(1.0-0.2)mol/L，则生成的亚硫酸氢根为c(HSO3-)=2×(1.0-0.2)mol/L=1.6 mol/L；

（3）①N2和H2O相对稳定，能量较低，NH3和NO能量高，所以反应4NH3+6NO5N2+6H2O正向是放热反应，升高温度有利于向吸热的逆方向移动，故随温度升高NO脱除率下降。

②曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4mg·m-3，A点的脱除率为0.55，B点的脱除率0.75，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为6×10-4mg·m-3×(0.75-0.55)÷0.8s=1.5×10-4mg·m-3·s-1。

③NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大，故其物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3时，对应的曲线为a、b、c，故曲线b对应的物质的量之比是3:1。

（4）阴极是HSO3-在酸性条件下发生还原反应，生成S2O42-，其电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；根据图示，吸收池中S2O42-和NO是反应物，N2和HSO3-是生成物，则吸收池中除去NO的离子方程式为：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。