Question

【題目】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。硫、氮氧化物是形成酸雨、霧霾等環境污染的罪魁禍首，采用合適的措施消除其污染是保護環境的重要措施。

I．研究發現利用NH3可消除硝酸工業尾氣中的NO污染。NH3與NO的物質的量之比分別為1：3、3:1、4:1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。

(1)①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A 點到B點經過0.8 s，該時間段內NO的脫除速率為____________mg／(m3·s)。

②曲線b對應的NH3與NO的物質的量之比是____，其理由是___________________

(2)已知在25℃，101 kPa時：

請寫出用NH3脫除NO的熱化學方程式：____________________________________

Ⅱ．工業上還可以變“廢”為“寶”，將霧霾里含有的SO2、NO等污染物轉化為Na2S2O4(保險粉)和NH4NO3等化工用品，其生產流程如下圖：

(3)裝置Ⅱ中NO轉變為NO3-的反應的離子方程式為__________________________________

(4)裝置Ⅲ還可以使Ce4+再生，若用甲烷燃料電池電解該裝置中的溶液，當消耗1 mol CH4 時，理論上可再生____mol Ce4+。

Answer 1

【答案】 1.5×10-4 3:1 NH3與NO的物質的量比值越大，NO的脫除率越大 4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol 3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+ 8

【解析】Ⅰ．(1)①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，A點的脫除率為55%，B點的脫除率為75%，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脫除速率==1.5×10-4mg/(m3s)，故答案為：1.5×10-4；

②NH3與NO的物質的量的比值越大，NO脫除率越大，故其物質的量之比分別為1：3、3：1、4：1時，對應的曲線為c、b、a，故曲線b對應NH3與NO的物質的量之比是3：1，故答案為：3：1；NH3與NO的物質的量比值越大，NO的脫除率越大；

(2)①N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-Q1/mol，②2H2(g)+O2(g)═2H2O(1)△H=-Q2kJ/mo1，③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+Q3kJ/mo1，用NH3脫除NO的化學方程式為4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)，可根據蓋斯定律，將3×②-2×①-3×③可得熱化學方程式4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol，故答案為：4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(1)△H=(3Q2-2Q1-3Q3)KJ/mol；

Ⅱ．SO2、NO是大氣污染物，通過氫氧化鈉溶液吸收得到亞硫酸氫鈉，一氧化氮不反應，通過裝置Ⅱ加入Ce4+氧化還原反應得到Ce3+、NO2-、NO3-等，和亞硫酸氫鈉混合，在電解池中通電電解得到Ce4+循環使用，獲得Na2S2O4，NO2-、NO3-等加入氨氣和氧氣在裝置Ⅳ中發生反應得到NH4NO3產品。

(3)裝置Ⅱ中NO轉變為NO3-的反應的離子方程式為3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+，故答案為：3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3-+4H+；

(4)消耗1 mol CH4 轉移電子8mol，根據流程圖，可以將8mol Ce3+轉化為Ce4+，故答案為：8。