Question

【题目】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=+247k/mol

②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/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(SO32-) =0.2 mol/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脱除率曲线如下图所示:

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 1

【答案】 CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H1=-163kJ/mo1 减少 1.6mol/L 3:1 1.5×10-4 3:1 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

【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，由①-②2得反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=△H1-2△H2=-163kJ/mo1；(2)①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液，亚硫酸与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠，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，则生成的亚硫酸氢根为c(HSO3-)=2×（1.0-0.2）mol/L=1.6 mol/L；②发生的主要反应(NH4)2SO3+ SO2+H2O =2NH4HSO3，根据图像可知a点时两个比值相等，则n(HSO3-):n(H2SO3)=1:1，b点时溶液pH=7，根据电荷守恒可知n(NH4+)=n(HSO3-)+2n(SO32-)，又根据图像曲线可知n(HSO3-)+n(SO32-)，则n(NH4+):n(HSO3-)=(1+2):1=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；②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大，故其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，故曲线b对应的物质的量之比是3:1；(4)阴极是HSO3-在酸性条件下发生还原反应，生成S2O42-，其电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；根据图示，吸收池中S2O42-和NO是反应物，N2和HSO3-是生成物，则吸收池中除去NO的原理是2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。