Question

10．雾霾天气严重影响人们的生活健康，治理污染是化学工作者义不容辞的职责，因而对SO₂、NOx等进行研究其有重要意义．
请根据以下信息回答有关问题：
I．NOx是汽车尾气的主要污染物之一．
（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

该反应的△H=+（a+b-2c）kJ/mol．
（2）科学家通过实验发现，在紫外线照射下TiO₂会使空气中的某些分子产生活性基团OH，并且活性基团OH可与NO₂、NO发生反应生成硝酸和水．根据图1示，请写出OH与NO反应的化学方程式NO+3OH=HNO₃+H₂O．

（3）电解法可将工业废气中含有的NO₂消除．原理是先将NO₂转化为N₂O₄，然后电解得到N₂O₅（常温下为无色固体，常做绿色硝化剂）．电解原理如图2所示，该电解池中生成N₂O₅的电极反应式是N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
Ⅱ．工业上采取多种措施减少SO₂的排放．
（4）碘循环工艺具体流程如图：

①用化学方程式表示反应器中发生的反应SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI．
②在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是HI的分解为可逆反应，分离出产物H₂，有利于反应正向进行．
③该工艺流程的优点有既能吸收SO₃降低污染，又能制得氢气和硫酸，反应器中生成的可以循环使用．
（5）喷雾干燥法脱硫是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，吸收液中c（Ca²⁺ ）一直保持为0.70mol/L，则吸收液中的c（SO₄^2-）为2.0×10^-7mol/L．[已知该温度下，K_sp （CaSO₃）=1.4×10^-7]．

Answer 1

分析 （1）反应热=吸收的能量-放出的能量，根据能量变化图计算反应热，再根据热化学反应方程式的书写规则书写；
（2）图象可知NO、NO₂均被OH氧化为HNO₃，依据原子守恒得到；
（3）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去电子，所以N₂O₅在阳极区生成；
（4）①从流程图可知，在反应器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反应，分离出氢气有利于平衡正向移动；
③流程分析可知污染气体被吸收制备得到氢气和硫酸，反应过程中物质也可以循环使用；
（5）根据硫酸钙的溶度积常数表达式Ksp（CaSO₃）=c（Ca²⁺）•c（SO₃^2-）进行计算．

解答 解：（1）根据图示可知，该反应的反应热=（a+b）kJ/mol-2×ckJ/mol，所以该热化学反应方程式为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+（a+b-2c）kJ/mol，
故答案为：+（a+b-2c）kJ/mol；
（2）由图象可知NO、NO₂均被OH氧化为HNO₃，依据原子守恒得到，NO+3OH═HNO₃+H₂O，
故答案为：3OH+NO═HNO₃+H₂O；
（3）从电解原理来看，N₂O₄制备N₂O₅为氧化反应，则N₂O₅应在阳极区生成，Pt（甲）为阳极，电极反应式为：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案为：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（4）①从流程图可知，在反应器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反应方程式为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，
故答案为：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
②HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行，
故答案为：HI分解为可逆反应，及时分离出产物H₂，有利于反应正向进行．
③该工艺流程的优点有：既能吸收SO₃降低污染，又能制得氢气和硫酸，反应器中生成的可以循环使用，
故答案为：既能吸收SO₃降低污染，又能制得氢气和硫酸，反应器中生成的可以循环使用；
（5）根据硫酸钙的溶度积常数表达式Ksp（CaSO₃）=c（Ca²⁺）•c（SO₃^2-）可知，c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{1.4×1{0}^{-7}}{0.7}$mol/L=2.0×10^-7mol/L，c（SO₃^2-）=c（SO₄^2-）=2.0×10^-7mol/L，
故答案为：2.0×10^-7mol/L．

点评 本题考查了热化学方程式焓变计算、电解原理分析和电极反应书写、化学平衡影响因素、Ksp相关计算等，掌握基础是关键，题目难度中等．