Question

【题目】为保护环境，应减少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物质的排放量。

（1）用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。

已知：CH4(g) + 2NO2(g)＝N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) △H＝-867.0 kJ/mol

NO2(g)＝N2O4(g) △H＝-28.5 kJ/mol

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

（2）一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于恒温恒容的密闭容器中，发生NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，测得反应达到平衡时NO2与SO2体积比为1∶5，则平衡常数K＝ （填数值）。

（3）如图1是一种用NH3、O2脱除烟气中NO的原理，该原理中NO最终转化为H2O和 （填化学式），当消耗1mol NH3和0.5molO2时，除去的NO在标准状况下的体积为 L。

（4）研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。有人利用图2所示装置(均为惰性电极)从海水中提取CO2（海水中无机碳95 % 以HCO3－存在），有利于减少环境中温室气体含量。

①a室的电极反应式为 。

②b室中提取CO2的反应的离子方程式为 。

③b室排出的海水（pH<6）不可直接排回大海，需用该装置中产生的物质对b室排出的海水进行处理，合格后才能排回大海。处理的方法是 。

Answer 1

【答案】（14分）

（1）CH4(g) +N2O4(g)＝N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) △H＝-810.0 kJ/mol；

（2）1.8；

（3）N2；11.2；

（4）①2H2O-4e－＝O2↑+4H+（或4OH－-4e－＝O2↑+2H2O；

②H++HCO3－＝H2O + CO2↑；

③用c室排出的碱性溶液将从b室排出的酸性海水调节至接近 正常海水的pH；

【解析】试题分析：（1）已知：Ⅰ、CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol，

Ⅱ、2NO2(g)N2O4(g)△H2=-57kJ/mol，

根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，故△H=-867kJ/mol-(-57kJ/mol)=-810kJ/mol，

即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，△H=-810kJ/mol，

故答案为：CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810kJ/mol；

（2） NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，

起始量 a 2a 0 0

变化量 x x x x

平衡量a-x 2a-x x x

由题意可知： ＝，解之得：x=a，所以K==1.8，故答案为：1.8；

（3）由图1可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水，所以NO最终转化为N2和H2O；氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水，反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量，1mol NH3转化为N2失去3mol电子，0.5mol O2得到2mol电子，则NO转化为N2得到的电子为1mol，所以NO的物质的量为0.5mol，其体积为11.2L，故答案为：N2；11.2；

（4）①a室为阳极，发生氧化反应，电极方程式为2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑；②氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H++HCO3-=CO2↑+H2O，故答案为：H++HCO3-=CO2↑+H2O；③c室发生2H2O+2e-=2OH-+H2↑，可用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH，以达到排放标准，故答案为：用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH。