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：

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

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

写出CO2重整的热化学方程式_________________。

(2)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。

①将烟气通入1.0mol·L-1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-1，则溶液中c(HSO3-)=____________。

②室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图甲所示。

a点时n(HSO3-)：n(H2SO3)=__________，b点时溶液pH=7，则n(NH4+)：n(HSO3-)=___________。

(3)催化氧化法去除NO，—定条知下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3+6NO5N2+6H2O。不同温度条件下，n(NH3)：n(NO)的物质的量之比分別为4：1、3：3、1：3时，得到NO脱除率曲线如图乙所示：

①曲线a中NO的起始浓度为6×10-4 mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率

为__________mg/(m3·s)

②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。其原理如图丙所示，写出电解池阴极的电极反应式（阴极室溶液呈酸性)：________________；吸收池中除去NO的原理：________________ (用离子方程式表示）。

Answer 1

【答案】 CO2 (g) +4H2(g) CH4 (g) +2H2O (g) ΔH= - 163kJ/mol 减小 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为原料可得到CH4燃料的反应方程式为：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；根据盖斯定律，由①-②×2得反应CO2 (g) +4H2(g) CH4 (g) +2H2O (g) ΔH=△H1-2△H2=+247kJ·mol-1-+205kJ mol-1×2= - 163kJ/mol；（2）①将烟气通入1.0mol·L-1的Na2SO3溶液，亚硫酸与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠，溶液的pH不断减小，向Na2SO3溶液中通入SO2生成NaHSO3，反应方程式SO2+Na2SO3+2H2O=2NaHSO3，溶液中反应的硫酸根离子和生成硫酸氢根离子的物质的量比为1:2，即溶液中参加反应的硫酸根为（1.0-0.2）molL-1，则生成的硫酸氢根为2×（1.0-0.2）molL-1=1.6molL-1；②发生的主要反应（NH4）2SO3+H2O+SO3=2NH4HSO3，根据图像可知a点时两个比值相等，则n(HSO3-)：n(H2SO3)=1：1，b点时溶液PH=7，根据电荷守恒可知n(NH4+)=n(HSO3-)+2 n(SO32-)，又根据图像曲线可知，n(HSO3-)=n(SO32-)，则n(NH4+)：n(HSO3-)=（1+2）：1=3：1。（3）①曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4mg/m3，A点的脱除率为55%，B点的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除率=6×10-4mg/m3×（0.75-0.55）÷0.8s=1.5×10-4mg/(m3s)；②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO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NH3与NO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的原理是：2NO + 2S2O42-+2H2O═N2 + 4HSO3-。