Question

14．大气污染物主要成分是SO₂、NO₂、C_xH_y及可吸入颗粒等，主要来自于燃煤、机动车尾气和工业废气．
（1）上述成分中能形成酸雨的是SO₂ 和 NO₂（填化学式）．
（2）煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径之一．利用煤的气化获得的水煤气（主要成分为CO、CO₂和
H₂）在催化剂作用下可以合成绿色燃料甲醇．
已知：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-58.7kJ•mol^-1
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.0kJ•mol^-1
CO 与 H₂生成 CH₃OH 气体反应的热化学方程式是CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-99.7 kJ•mol^-1．
（3）空气质子交换法治理SO₂，其原理是将含有SO₂的烟气与O₂通过电化学反应制得硫酸，负极的电极反应式是SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
（4）湿法吸收工业尾气中的NO₂，常选用纯碱溶液，将NO₂转化为两种氮元素的常见含氧酸盐．反应的离子方程式是CO₃^2-+2NO₂=NO₂^-+NO₃^-+CO₂．
（5）用高能电子束激活烟气（主要成分是SO₂、NO₂、H₂O等），会产生O₃等强氧化性微粒．烟气经下列过程可获得化肥．

该化肥中含有的离子是NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-（填离子符号）．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要气体；
（2）结合热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，
①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-58.7kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.0kJ•mol^-1
盖斯定律计算①-②得到CO 与 H₂生成 CH₃OH 气体反应的热化学方程式；
（3）原电池中负极是二氧化硫失电子被氧化为硫酸，结合电话守恒书写电极反应；
（4）纯碱溶液，将NO₂转化为两种氮元素的常见含氧酸盐，结合原子守恒和氧化还原反应电子守恒分析反应生成硝酸盐和亚硝酸盐；
（5）电子束脱硫技术是一种物理与化学方法相结合的高新技术．它利用电子加速器产生的等离子体氧化烟气中的SO₂、NO₂，并与注入的NH₃反应，生成硫铵和硝铵化肥，实现脱硫、脱硝目的；

解答 解：（1）二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要气体，
故答案为：SO₂ 和 NO₂；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-58.7kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.0kJ•mol^-1
盖斯定律计算①-②得到CO 与 H₂生成 CH₃OH 气体反应的热化学方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-99.7 kJ•mol^-1，
故答案为：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-99.7 kJ•mol^-1；
（3）空气质子交换法治理SO₂，电解质溶液为酸性溶液，其原理是将含有SO₂的烟气与O₂通过电化学反应制得硫酸，负极的电极反应式是：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（4）纯碱溶液，将NO₂转化为两种氮元素的常见含氧酸盐，结合原子守恒和氧化还原反应电子守恒分析反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，反应的离子方程式为：CO₃^2-+2NO₂=NO₂^-+NO₃^-+CO₂，
故答案为：CO₃^2-+2NO₂=NO₂^-+NO₃^-+CO₂；
（5）在辐射场中，燃煤烟气中的主要成分O₂、H₂O（气），吸收高能电子的能量，生成大量反应活性极强的活性基团和氧化性物质，如O、OH、O₃、H₂O．这些氧化性物质与气态污染物进行各种氧化反应，举例如下：
SO₂+2OH→H₂SO₄
NO+O→NO₂
NO₂+OH→HNO₃
生成的H₂SO₄和HNO₃ 与加入的NH₃发生如下反应：
H₂SO₄+2NH₃→（NH₄）₂SO₄
HNO₃+NH₃ →NH₄NO₃，
该化肥中含有的离子是NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-，
故答案为：NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-；

点评 本题考查了环境保护和废气处理方法，主要是热化学方程式书写、原电池原理应用、离子方程式书写等，注意知识积累，题目难度中等．