题目内容

汽车尾气中CO、NOx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.CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1.
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=一1160kJ?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-的离子方程式
 
;
(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S2O42-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)
考点:用盖斯定律进行有关反应热的计算,电解原理
专题:化学反应中的能量变化,电化学专题
分析:(1)已知①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1,②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1 160kJ?mol-1,根据盖斯定律△H=
△H1+△H2
2
,消去NO进行计算;
(2)NO被氧化为硝酸根,Ce4+被还原为Ce3+,酸性环境,缺氧补水,缺氢补氢离子完成方程式;
(3)①生成Ce4+为氧化反应,发生在阳极上,连接电源正极,因此从a口流出;
②反应物是HSO3-被还原成S2O42-,得到电子;
(4)NO2-的浓度为a g?L-1,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,则失去电子数目是:1000×(5-3)a/46,设消耗标况下氧气的体积是V,则失电子数目是:V÷22.4×2×(2-0),根据电子守恒进行计算.
解答: 解:(1)已知①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1,②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1 160kJ?mol-1,根据盖斯定律△H=
△H1+△H2
2
,消去NO,故甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1,故答案为:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1;
(2)NO被氧化为硝酸根,Ce4+被还原为Ce3+,酸性环境,缺氧补水,缺氢补氢离子,所以离子方程式为:NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+,
故答案为:NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+;
(3)①生成Ce4+为氧化反应,发生在阳极上,连接电源正极,因此从a口流出,故答案为:a;
②反应物是HSO3-被还原成S2O42-,得到电子,电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O,故答案为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O;
(4)NO2-的浓度为a g?L-1,要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3,则失去电子数目是:1000×(5-3)a/46,设消耗标况下氧气的体积是V,则失电子数目是:
V
22.4
×2×(2-0),根据电子守恒:
1000a×(5-3)
46
=
V
22.4
×2×(2-0),解得V=243a,故答案为:243a.
点评:本题综合考查学生含氮元素、含硫元素物质的性质知识,注意知识的梳理和归纳是关键,难度中等.
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