Question

雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一．消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法．

（1）NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图1所示：
①由如图2可知SCR技术中的氧化剂为

 

．
②图3是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氢率，由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为：

 

．
③用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同c（NO₂）/c（NO）对应的脱氢率如图4所示，脱氢效果最佳的

c(NO2)

c(NO)

=

 

．已知生成1molN₂反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氢反应的热化学方程式为

 

．
（2）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料．
已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ?mol^-1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为

 

．
②用SO₂和O₂制备硫酸，装置如图4所示，电极为多孔材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触，B极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①得电子化合价降低的反应物是氧化剂；
②温度越高，对设备的要求越高，所以如果催化剂在较低温度下能较大程度的脱氢即可；
③根据纵坐标判断，相同温度下，脱氢率越高的效果越好；生成1mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出2QkJ热量；
（2）①利用盖斯定律，通过已知热化学方程式运算得目标热化学方程式；
②本题为SO₂与O₂反应生成SO₃，SO₃再与水化合生成硫酸，根据硫酸的出口判断正负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；

解答： 解：（1）①根据图象知，反应物是NO、NO₂和NH₃，生成物是N₂和H₂O，氮氧化物中N元素化合价由正化合价变为0价、氨气中N元素化合价由-3价变为0价，所以氧化剂是NO、NO₂，故答案为：NO、NO₂；
②根据图象知，脱氢率越高越好，但Cr作催化剂时温度高于Mn，温度越高，对设备要求越高，增大生产成本，且脱氢率增大较小，所以使用Mn作催化剂较好；根据图象知，在温度为200-250℃或范围内间任意温度，脱氢率较高，故答案为：Mn；200-250℃或范围内间任意温度；
③根据纵坐标判断，相同温度下，脱氢率越高的效果越好，所以其比值为1：1时最好；生成1mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出2QkJ热量，则其热化学反应方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol，
故答案为：1：1；2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol；
（2）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ?mol^-1①
     C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ?mol^-1②
利用盖斯定律将方程式变形：②-①得 C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案为：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol；
②该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺，故答案为：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺．

点评：本题重点考查图象的分析、热化学反应方程式的书写、原电池原理，注意原电池放电时，负极发生氧化反应，为易错点．