Question

(1)新的《环境空气质量标准》(GB 30952012)将于2016年1月1日在我国全面实施。据此,环境空气质量指数(AQI)日报和实时报告包括了SO₂、NO₂、CO、O₃、PM₁₀、PM_2.5等指标,为公众提供健康指引,引导当地居民合理安排出行和生活。

①汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体,用化学方程式解释产生NO的原因                                 。

②汽车排气管内安装的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的大气循环物质。已知:

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol

2C(s)+O₂(g)=2CO(g) ΔH=-221.0 kJ/mol

C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH=-393.5 kJ/mol

则反应2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)的ΔH=    kJ/mol。

(2)直接排放氮氧化物会形成酸雨、雾霾,催化还原法和氧化吸收法是常用的处理方法。利用NH₃和CH₄等气体除去烟气中的氮氧化物。已知:CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) ΔH₁=a kJ/mol;欲计算反应CH₄(g)+4NO(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)+2N₂(g)的焓变ΔH₂则还需要查询某反应的焓变ΔH₃,当反应中各物质的化学计量数之比为最简整数比时,ΔH₃=b kJ/mol,该反应的热化学方程式是                  ,据此计算出ΔH₂=    kJ/mol(用含a、b的式子表示)。

(3)下表列出了工业上吸收SO₂的三种方法。

方法Ⅰ	用氨水将SO2转化(NH4)2SO3,再氧化成(NH4)2SO4
方法Ⅱ	用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫
方法Ⅲ	用Na2SO3溶液吸收SO2,再经电解转化为H2SO4

方法Ⅱ主要发生了下列反应:

2CO(g)+SO₂(g)=S(g)+2CO₂(g) ΔH=+8.0 kJ/mol

2H₂(g)+SO₂(g)=S(g)+2H₂O(g)ΔH=+90.4 kJ/mol

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ΔH=-566.0 kJ/mol

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ΔH=-483.6 kJ/mol

则S(g)与O₂(g)反应生成SO₂(g)的热化学方程式可表示为                      。

(4)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示,则CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为                           。 

Answer

(1)①N2+O22NO ②-746.5

(2)N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH3=b kJ/mol a-2b

(3)S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-574.0 kJ/mol

(4)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+161.1 kJ/mol

【解析】(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号,由盖斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=[-393.5×2-180.5-(-221.0)]kJ/mol=-746.5 kJ/mol。

(2)根据盖斯定律将已知的两个热化学方程式相减可得热化学方程式为2N2(g)+2O2(g)=4NO(g) ΔH=a kJ/mol-ΔH2=2b kJ/mol,则ΔH2=(a-2b)kJ/mol,同时将上面的方程式及ΔH都除以2可得热化学方程式。

(3)将后面的两个方程式相加减去前两个方程式再除以2可得相应的热化学方程式:S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-574.0 kJ/mol。

(4)按题干顺序给图像中的3个热化学方程式编号,根据盖斯定律,③-②×3-①得CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=[-846.3-(-241.8)×3-(-282.0)]kJ/mol=+161.1 kJ/mol。