Question

(14分)汽车尾气中CO、NO_x 以及燃煤废弃中的SO₂都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。

Ⅰ．①CH₄(g)+4NO₂(g) = 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₁= —574 kJ·mol^{- 1} ．

    ②CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)      △H₂= 一1160 kJ·mol^{- 1}

（1）甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                                             ；

Ⅱ．吸收SO₂和NO，获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下(Ce为铈元素)：

（2）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce ⁴⁺ 氧化的产物主要是NO₃^- 、NO₂^- ，写出只生成NO₃^- 的离子方

式                                             ；

（3）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。

①生成的Ce⁴⁺ 从电解槽的         (填字母序号)口流出；

②生成S₂O₄^{2 -} 的电极反应式为                           ；

（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂^- 的浓度为a g·L^{- 1} ，要使1m³该溶液中的NO₂^- 完全转化为NH₄NO₃，至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O₂         L。(用含a代数式表示，计算结果保留整数)

Answer

（1）CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)ΔH=-867KJ/mol；（2）NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+；（3） ①a；②2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O；（4） 243a (或5600a/23)

【解析】

试题分析：（1） （①＋②）÷2，整理可得：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)ΔH=-867KJ/mol；（2）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce 4+ 氧化的产物主要是NO3- 、NO2- ，根据氧化还原反应中电子转移数目相等及电荷守恒、原子守恒，可得只生成NO3- 的离子方程式是NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+；（3）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如下图所示。①生成的Ce4+ 是氧化产物，所以应该从电解槽的阳极a流出，②生成S2O42 - 的电极反应式为2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O；（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO2- 的浓度为a g·L- 1 ，要使1m3该溶液中的NO2- 完全转化为NH4NO3，因为n(NO2-)=(a g/L×1000L)÷46g/mol=500a/23mol,根据氧化还原反应中电子转移数目相等可得n(NO2-)=2n(O2),所以n(O2)= 250a/23mol则至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2的体积是：V（O2）= n(O2)×Vm=250a/23mol ×22.4L/mol=5600a/23L=243a。

考点：考查热化学方程式的书写、电解原理的应用、守恒法在离子方程式的书写及计算的应用的知识。