Question

【題目】（1）處理含CO、SO2煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉化為單質S。已知：①CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol-1

②S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH＝－296.0 kJ·mol-1

此反應的熱化學方程式是________________________________。

（2）氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。已知：

CO(g)＋NO2(g)=NO(g)＋CO2(g) ΔH＝－a kJ·mol-1(a>0)

2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－b kJ·mol-1(b>0)

若用標準狀況下3.36 L CO還原NO2至N2(CO完全反應)的整個過程中轉移電子的物質的量為____________mol，放出的熱量為____________kJ(用含有a和b的代數式表示)。

（3）用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－574 kJ·mol-1①

CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝？②

若1 mol CH4還原NO2至N2，整個過程中放出的熱量為867 kJ，則ΔH2＝____________。

（4）某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH和NH3·H2O形式存在，該廢水的處理流程中，NH在微生物作用的條件下經過兩步反應被氧化成NO。兩步反應的能量變化示意如圖所示：

1 mol NH (aq)全部氧化成NO (aq)的熱化學方程式是________________。

Answer 1

【答案】

（1）2CO(g)＋SO2(g)=S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol-1（3分）

（2）0.3；3(2a＋b)/80（2分）

（3）－1160 kJ·mol-1；（2分）

（4）NH (aq)＋2O2(g)=NO (aq)＋H2O(l)＋2H＋(aq) ΔH＝－346 kJ·mol-1（3分）

【解析】（1）依據題意知，處理煙道氣污染的一種方法是將CO、SO2在催化劑作用下轉化為單質S，對照反應①和②，并根據蓋斯定律將反應①×2－②可得2CO(g)＋SO2(g)=S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol-1，故答案為：2CO(g)＋SO2(g)=S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJ·mol-1；

（2）假設兩個反應分別為①、②，由①×2＋②可得：4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a＋b)kJ·mol-1，反應中轉移電子為8e-。因此標準狀況下的3.36 L CO還原NO2時，轉移電子為015×2 mol＝0.3 mol，放出的熱量為(0.15/4)×(2a＋b)kJ·mol-1＝3(2a＋b)/80 kJ，故答案為：0.3；3(2a＋b)/80；

（3）CH4還原NO2至N2的熱化學方程式為CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol-1，根據蓋斯定律，ΔH＝ (ΔH1＋ΔH2)，解得ΔH2＝－867 kJ·mol-1×2－(－574 kJ·mol-1)＝－1 160 kJ·mol-1，故答案為：－1160 kJ·mol-1；

（4）第一步反應的熱化學方程式為NH (aq)＋1.5O2(g)===NO (aq)＋H2O(l)＋2H＋(aq)ΔH＝－273 kJ·mol-1, 第二步反應的熱化學方程式為NO (aq)＋0.5O2(g)===NO (aq) ΔH＝－73 kJ·mol-1，兩式相加得：NH (aq)＋2O2(g)===NO (aq)＋H2O(l)＋2H＋(aq) ΔH＝－346 kJ·mol-1，故答案為：NH (aq)＋2O2(g)===NO (aq)＋H2O(l)＋2H＋(aq) ΔH＝－346 kJ·mol-1。