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)已知：2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH1＝－221 kJ·molˉ1

4Al(g)＋3O2(g) =2Al2O3(s) ΔH2＝－3351 kJ·molˉ1

2Al(g)＋N2(g)=2AlN(s) ΔH3＝－318 kJ·molˉ1

碳热还原Al2O3合成 AlN 的总热化学方程式是___________________；

(2) “亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2，室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。

请写出a点时n(HSO3-)∶n(H2SO3)=______，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，其反应原理为：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∶l、3∶l、1∶3时，得到NO脱除率曲线如图所示：

①请写出N2的电子式________；

② 曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是______；

③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；

(4)间接电化学法可除NO。其原理如上右图所示，写出电解池阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)__________________。

Answer 1

【答案】Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)═2AlN(s)+3CO（g）△H=+1026kJ/mol 1：1 3：1 1：3 1.5×10-4 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O

【解析】

(1)2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H1=-221kJ/mol ①

4Al(g)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H2=-3351kJ/mol ②

2Al(g)+N2(g)=2AlN(s) △H3=-318kJ/mol ③

将方程式(3①-②)×1/2+③得Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)═2AlN(s)+3CO(g)，△H=[3(-221kJ/mol)-(-3351kJ/mol)]×1/2+(-318 kJ/mol)=+1026kJ/mol，

(2)根据图知，a点溶液中c(HSO3-)=c(H2SO3)，溶液体积相同，所以存在n(HSO3-):c(H2SO3)=1：1；b点溶液中c(HSO3-)=c(SO32-)=1，溶液中存在电荷守恒c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)=c(NH4+)+c(H+)，溶液的pH=7，则c(OH-)=c(H+)，则c(HSO3-)+2c(SO32-)=c(NH4+)，溶液体积相同，所以n(NH4+)：n(HSO3-)=3：1，

故答案为：1：1；3：1；

(3)①氮气分子中N原子之间共用3个电子对，每个N原子含有1个孤电子对，电子式为；

②氨气的物质的量越多，NO的去除率越大，c曲线中NO脱除率最低，说明NO的物质的量最多，则n(NH3)：n(NO)=1：3；

③曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mgm-3，NO的脱除率由0.55转化为0.75，A到B点NO脱除的物质的量浓度=6×10-4mgm-3×（0.75-0.55）=1.2×10-4mgm-3，该时间段内NO的脱除速率=mgm-3s-1=1.5×10-4mgm-3s-1；

(4)根据图知，阴极上进入的离子是HSO3-，出去的离子为S2O42-，电极反应式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O。