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15.研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义.
(1)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体.已知:
①CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-a kJ•mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO (g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-b kJ•mol-1(b>0)
若用标准状况下 3.36LCO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为0.3mol,放出的热量为$\frac{3(2a+b)}{80}$kJ(用含有a和b的代数式表示).
(2)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染.例如:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1①
②CH4(g)+4NO (g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=?②
若1molCH4还原NO2至N2的整个过程中放出的热量为867kJ,则△H2=-1160kJ/mol.

分析 (1)根据盖斯定律求出4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)的反应热,反应中3.36LCO即0.15mol转移0.3mol电子,根据物质的量之比等于热量比求出放出的热量;
(2)已知①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574KJ•mol-1①
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=?②
将方程式①+②得2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=△H1+△H2,结合1molCH4还原NO2至N2的整个过程中放出的热量为867kJ计算.

解答 解:(1)①CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-a KJ•mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO (g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-b KJ•mol-1(b>0)
将方程式①×2+②得4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a) KJ•mol-1×2+(-b KJ•mol-1)=-(2a+b)KJ•mol-1
所以其热化学反应方程式为:4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=-(2a+b)KJ•mol-1,
根据方程式知转移电子的物质的量=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×2=0.3mol,放出的热量=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×$\frac{(2a+b)kJ/mol}{4}$=$\frac{3(2a+b)}{80}$kJ,
故答案为:0.3;$\frac{3(2a+b)}{80}$;
(2)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574KJ•mol-1①
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=?②
将方程式①+②得2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=△H1+△H2,
根据方程式知,1mol CH4还原NO2至N2整个过程中放出的热量为867KJ,所以△H2=-867KJ/mol×2-(-574KJ/mol)=-1160KJ/mol,
故答案为:-1160KJ/mol.

点评 本题考查了盖斯定律的有关计算,会利用盖斯定律书写出反应物之间的关系式是解本题关键,难度中等.

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5.天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷.
(1)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4.
①写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=-162kJ•mol-1
已知:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g)△H=-41kJ•mol-1
C(s)+2H2(g)?CH4(g)△H=-73kJ•mol-1
2CO(g)?C(s)+CO2(g)△H=-171kJ•mol-1
②科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4.
写出铜电极表面的电极反应式CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O.为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量硫酸(选填“盐酸”或“硫酸”).
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(2)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS.一定条件下向NH4HS溶液中通入
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(3)天然气的一个重要用途是制取H2,其原理为:CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g).

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