Question

【题目】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。硫、氮氧化物是形成酸雨、雾霾等环境污染的罪魁祸首，采用合适的措施消除其污染是保护环境的重要措施。

I．研究发现利用NH3可消除硝酸工业尾气中的NO污染。NH3与NO的物质的量之比分别为1：3、3:1、4:1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。

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

②曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比是____，其理由是___________________

(2)已知在25℃，101 kPa时：

请写出用NH3脱除NO的热化学方程式：____________________________________

Ⅱ．工业上还可以变“废”为“宝”，将雾霾里含有的SO2、NO等污染物转化为Na2S2O4(保险粉)和NH4NO3等化工用品，其生产流程如下图：

(3)装置Ⅱ中NO转变为NO3-的反应的离子方程式为__________________________________

(4)装置Ⅲ还可以使Ce4+再生，若用甲烷燃料电池电解该装置中的溶液，当消耗1 mol CH4 时，理论上可再生____mol Ce4+。

Answer 1

【答案】 1.5×10-4 3:1 NH3与NO的物质的量比值越大，NO的脱除率越大 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的脱除速率==1.5×10-4mg/(m3s)，故答案为：1.5×10-4；

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1：3、3：1、4：1时，对应的曲线为c、b、a，故曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是3：1，故答案为：3：1；NH3与NO的物质的量比值越大，NO的脱除率越大；

(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脱除NO的化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)，可根据盖斯定律，将3×②-2×①-3×③可得热化学方程式4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol，故答案为：4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol；

Ⅱ．SO2、NO是大气污染物，通过氢氧化钠溶液吸收得到亚硫酸氢钠，一氧化氮不反应，通过装置Ⅱ加入Ce4+氧化还原反应得到Ce3+、NO2-、NO3-等，和亚硫酸氢钠混合，在电解池中通电电解得到Ce4+循环使用，获得Na2S2O4，NO2-、NO3-等加入氨气和氧气在装置Ⅳ中发生反应得到NH4NO3产品。

(3)装置Ⅱ中NO转变为NO3-的反应的离子方程式为3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+，故答案为：3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+；

(4)消耗1 mol CH4 转移电子8mol，根据流程图，可以将8mol Ce3+转化为Ce4+，故答案为：8。