Question

燃料的使用和防污染是社会发展中一个无法回避的矛盾话题。

（1）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。

已知：①CH₄(g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁＝－860.0 kJ·mol^－1

②2NO₂(g)N₂O₄(g) ΔH₂＝－66.9 kJ·mol^－1

写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(g)、CO₂的热化学方程式：________________。

（2）如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图甲。电极a、b表面发生电极反应。其中a极为：___极，b其电极反应式为：____________________。

（3）如果用100ml 1.5mol/L的NaOH溶液吸收2.24L(标准状况)的二氧化碳气体所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为____________________（用离子浓度符号表示）。

（4）燃料除硫中可用到CaCO₃，它是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^—9。

①石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺技术的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。写出该反应的化学方程式：____________________。②有一纯碱溶液的浓度为2×10^—4mo1/L，现将其与等体积的CaCl₂溶液混合，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为__________。

Answer

（除标注外，每空2分，共13分）

（1）CH4(g)＋N2O4(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－793.1 kJ/mol （3分）

（2）负 CO2+2H++2e－＝HCOOH

（3）c(Na+)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H+)（有错计0分）

（4）①2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)＋2CO2

②5．6×10—5mo1/L

【解析】

试题分析：（1） 根据盖斯定律分析，反应①-反应②即可得热化学方程式为：CH4(g)＋N2O4(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝-860.0+66.9=－793.1 kJ/mol。 （2）a极将水反应生成氧气，氧元素化合价升高，失去电子，所以为负极。b为正极，是二氧化碳得到电子生成甲酸，电极反应为：CO2+2H++2e－＝HCOOH。（3）氢氧化钠的物质的量为0.15摩尔，二氧化碳的物质的量为0.1摩尔，二者反应生成等量的碳酸钠和碳酸氢钠，因为碳酸根离子水解程度大于碳酸氢根离子，所以离子浓度顺序为： c(Na+) ＞ c(HCO3－) ＞ c(CO32－) ＞ c(OH－) ＞ c(H+)。（4）①碳酸钙和二氧化硫和氧气反应生成石膏和二氧化碳，方程式为： 2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2(CaSO4·2H2O)＋2CO2 。② 根据碳酸钙的溶度积常数计算，钙离子浓度为（2.8×10—9/1×10—4）×2=5．6×10—5mo1/L。

考点：盖斯定律，原电池的工作原理，溶液中离子浓度的比较，难溶电解质的溶解平衡