Question

17．SO₂和NO_x都是大气污染物．
（1）汽车排放的尾气中含CO和NO，汽车发动机工作时产生的NO和CO可通过催化转化器转化为两种无污染的气体，该反应的化学方程式是2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO₂+N₂．
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原．
已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1     
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
则反应C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-574.1kJ•mol^-1．
（3）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如图1所示：

NO₂被吸收的离子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺
（4）利用图2所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂．①b极的电极反应式为2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2-生成．该反应离子方程式为4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O
（5）已知水的比热容为4.18×10^-3 kJ•g^-1•℃^-1，10g硫黄在O₂中完全燃烧生成气态SO₂，放出的热量能使500g H₂O的温度由18℃升至62.4℃，则表示硫黄的燃烧热的热化学方程式为S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）依据CO和NO₂通过催化转化器将其转化为无污染的两种气体是氮气和二氧化碳进行解答；
（2）已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1 ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1 ②
将②-①可得：C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g），据此计算；
（3）根据图示可知，二氧化硫溶于氨水后得到的HSO₃^-与二氧化氮发生氧化还原反应，据此写出离子方程式；
（4）①b极上HSO₃^-得电子生成S₂O₄^2-；
②依据在碱性条件下，阴极排出的溶液为S₂O₄^2-，二氧化氮与其发生反应生成氮气；
（5）先根据H₂O温度由18℃升至62.4℃利用公式 Q=m•c（t2-t1）求出10g硫磺燃烧共放出热量，然后求出1mol（32g）硫磺燃烧放出的热量，从而得到燃烧热的热化学方程式．

解答 解：（1）CO和NO₂通过催化转化器将其转化为无污染的两种气体是氮气和二氧化碳，反应为2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO₂+N₂，
故答案为：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO₂+N₂；
（2）已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1 ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1 ②
将②-①可得：C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1-180.6kJ•mol^-1=-574.1KJ/mol；
故答案为：-574.1；
（3）氨水可以将SO₂和NO₂同时吸收处理，二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸氢根离子，NO₂被吸收的离子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺；
（4）①依据图示可知，阴极上HSO₃^-得电子生成S₂O₄^2-，阴极区发生反应2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
故答案为：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②阴极排出的溶液为S₂O₄^2-，二氧化氮与其发生反应，S₂O₄^2-中硫元素由+3价，变为硫酸根中硫元素为+4价，S₂O₄^2-被氧化是还原剂；二氧化氮中的氮元素化合价为+4价变为氮气0价，二氧化氮被还原为氧化剂，依据原子守恒和得失电子守恒可得，发生的离子方程式为4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，
故答案为：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O；
（5）10g硫磺燃烧共放出热量为：Q=m•c（t2-t1）=500g×4.18×10^-3 kJ•（g•℃）-1×（62.4-18）℃=92.8 kJ，
则1mol（32g）硫磺燃烧放出的热量为：92.8kJ×32/10=297 kJ，所以硫磺的燃烧热为 297 kJ•mol^-1，
热化学方程式为S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1，
故答案为：S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-297 kJ•mol^-1．

点评 本题考查盖斯定律的应用、氮的氧化物的性质以及电解原理的分析应用等，题目比较综合，题目难度中等，明确盖斯定律的应用方法和电解池电极方程式的书写方法是解题的关键，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．