Question

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

写出 CO₂ 重整的热化学方程式：_____。

(2) “亚碳酸盐法”吸收烟中的 SO₂

①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(SO₃^2-) =0.2mol/L， 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: b 点时溶液 pH=7，则 n(NH₄⁺)：n(HSO₃^—)= ______________    。

(3)催化氧化法去除 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 脱除率曲线如图所示：

①曲线 a 中，NO 的起始浓度为6×10^-4mg·m^-3，从 A 点到 B 点经过0.8s，该时间段内 NO 的脱除速率为_____mg·m^-3·s^-1。

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 的原理_____(用离子方程式表示)。

Answer

CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=−163kJ/mo1 减小 1.6mol/L 3:1 1.5×10−4 3:1

【解析】

（1）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，①-②×2得：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)，据此计算△H；

（2）①二氧化硫通入亚硫酸钠溶液生成亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠显酸性，据此分析；根据反应方程式的量的关系计算可得；

②先判断溶质，写出电荷守恒式，在利用pH=7时，c(H+)=c(OH-)找出其他离子的等量关系，结合图示进行等量删减或替换，最后得出结果；

（3）①曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4mg•m-3，根据图象得到A、B处的NO脱除率，可得两处的NO的浓度，再计算脱除速率；

②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大，据此分析；

（4）阴极得到电子发生还原反应，结合酸性环境书写；阴极产物吸收NO。

（1）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，由①−②×2得反应：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=△H1−2△H2=−163kJ/mo1，

故答案为：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=−163kJ/mo1；

（2）①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，二氧化硫与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠以电离为主，显酸性，故溶液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，即溶液中参加反应的亚硫酸根为(1.0−0.2)mol/L，则生成c()=2×(1.0−0.2)mol/L=1.6mol/L，

故答案为：减小；1.6mol/L；

②b点时溶液pH=7，此时溶液中的溶质是(NH4)2SO3和NH4HSO3，根据电荷守恒：c()+c(H+)=c(OH−)+c()+2c()，因pH=7，故c(H+)=c(OH−)，则c()=c()+2c()，由图可读出b点时，c()=c()，则c()=3 c()，因在同一体系，n()：n()=3：1，

故答案为：3：1；

（3）①曲线a中，NO的起始浓度为6×10−4mg⋅m−3，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的脱除速率为6×10−4mg⋅m−3×(0.75−0.55)÷0.8s=1.5×10−4mg⋅m−3⋅s−1，

故答案为：1.5×10−4；

②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大，则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，即曲线b对应的物质的量之比是3：1，

故答案为：3：1；

（4）阴极得到电子发生还原反应，根据图可知是在酸性条件下发生还原反应，生成，其电极反应式为；根据图示，吸收池中和NO是反应物，N2和是生成物，则吸收池中除去NO的原理是：，

故答案为：；。