Question

雾霾由多种污染物形成,包含颗粒物（PM2.5）、氮氧化物（NOx）、CO、SO₂等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用。

（1）已知:①ΔH₁=-566.0 kJ·mol^-1②　ΔH₂=-116.5 kJ·mol^-1③　  ΔH₃=+180.5 kJ·mol^-1，废气中NO₂ 与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为____。

（2）研究发现利用NH₃可除去硝酸工业尾气中的NO。NH₃与NO的物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。

①曲线a中,NO的起始浓度为6×10^-4mg·m^-3,从X点到Y点经过10 s,则该时间段内NO的脱除速率为___________mg· m^-3·s^-1。

②曲线c对应的NH₃与NO的物质的量之比是___,其理由是___。

（3）炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化氧可以快速氧化SO₂。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。

无水情况下,一个氧分子的活化能为__　,容易活化氧分子的条件是___（填“有水”或“无水”）。

（4）利用反应构成的电池既能有效消除氮氧化物的排放,减轻雾霾污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。

①B极的电极反应式为___。

②若反应转移1.2 mol电子,A极生成N₂的体积为___L（标准状况）。

Answer

2NO2（g）+4CO（g）=N2（g）+4CO2（g） △H=—1196.0kJ·mol-1 1.2×10—5 1：2 NH3与NO的物质的量的比值越大，NO脱除率越大 0.75eV 有水 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 3.36

【解析】

（1）由盖斯定律可知，①×2—②—③可得废气中NO2与CO 转化成无污染气体的热化学方程式为2NO2（g）+4CO（g）=N2（g）+4CO2（g），则△H=△H1×2—△H2—△H3=（-566.0 kJ·mol-1）—（-116.5 kJ·mol-1）—（+180.5 kJ·mol-1）=—1196.0kJ·mol-1，故答案为：2NO2（g）+4CO（g）=N2（g）+4CO2（g） △H=—1196.0kJ·mol-1；

（2）①曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4mg/m3，A点的脱除率为0.55，B点的脱除率为0.75，从A点到B点经过10s，该时间段内NO的脱除速率==1.2×10—5 mg· m-3·s-1，故答案为：1.2×10—5；

②NH3与NO的物质的量的比值越大，NH3的物质的量越大，NO脱除率越大，物质的量之比分别为1：2、1：1.5、3：1所对应的曲线分别为c、b、a，故曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是1：2，故答案为：1：2；NH3与NO的物质的量的比值越大，NO脱除率越大；

（3）根据能量图分析，整个反应的活化能为活化能较大者，则没有水加入的反应活化能为E=0.75eV；有水加入的反应的活化能为E=0.57eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75eV-0.57eV=0.18eV，故答案为：0.75eV；有水；

（4）①根据装置图可知，电极B通入氨气，在KOH溶液中氨气被氧化为氮气，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；

②由化学方程式可知，A极消耗5mol二氧化氮，生成3mol氮气，反应转移24mol电子，则反应转移1.2 mol电子，A极生成0.15mol氮气，标准状况选体积为0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故答案为：3.36。