Question

为保护环境，应减少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物质的排放量．

（1）用CH₄催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染．

已知：CH₄(g)+2NO₂(g)═N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)△H=-867.0kJ/mol

NO₂(g)═N₂O₄(g)△H=-28.5kJ/mol

写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成CO₂、N₂和H₂O(g)的热化学方程式_____________。

（2）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于恒温恒容的密闭容器中，发生NO₂(g)+SO₂(g)═SO₃(g)+NO(g)，测得反应达到平衡时NO₂与SO₂体积比为1：5，则平衡常数K= _____________(填数值)。

（3）如图1是一种用NH₃、O₂脱除烟气中NO的原理，该原理中NO最终转化为H₂O和_____________(填化学式)，当消耗1mol NH₃和0.5molO₂时，除去的NO在标准状况下的体积为_____________L．

（4）研究CO₂在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域．有人利用图2所示装置(均为惰性电极)从海水中提取CO₂(海水中无机碳95% 以HCO₃^-存在)，有利于减少环境中温室气体含量．

①a室的电极反应式为_____________。

②b室中提取CO₂的反应的离子方程式为_____________。

③b室排出的海水(pH＜6)不可直接排回大海，需用该装置中产生的物质对b室排出的海水进行处理，合格后才能排回大海．处理的方法是_____________。

Answer

（1）CH4(g) +N2O4(g)＝N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) △H＝-810.0 kJ/mol；（2）1.8；（3）N2；11.2；

（4）①2H2O-4e－ ＝O2↑+4H+(或4OH－ -4e－ ＝O2↑+2H2O；②H+ +HCO3－ ＝H2O + CO2↑；③用c室排出的碱性溶液将从b室排出的酸性海水调节至接近 正常海水的pH；

【解析】

试题分析：（1）已知：Ⅰ、CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol，

Ⅱ、2NO2(g) N2O4(g)△H2=-57kJ/mol，

根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，故△H=-867kJ/mol-(-57kJ/mol)=-810kJ/mol，

即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，△H=-810kJ/mol，

故答案为：CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810kJ/mol；

（2） NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)，

起始量 a 2a 0 0

变化量 x x x x

平衡量 a-x 2a-x x x

由题意可知：＝，解之得：x=a，所以K==1.8，故答案为：1.8；

（3）由图1可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水，所以NO最终转化为N2和H2O；氧气、一氧化氮和氨气反应生成氮气和水，反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量，1mol NH3转化为N2失去3mol电子，0.5mol O2得到2mol电子，则NO转化为N2得到的电子为1mol，所以NO的物质的量为0.5mol，其体积为11.2L，故答案为：N2；11.2；

（4）①a室为阳极，发生氧化反应，电极方程式为2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑；②氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：H++HCO3-=CO2↑+H2O，故答案为：H++HCO3-=CO2↑+H2O；③c室发生2H2O+2e-=2OH-+H2↑，可用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH，以达到排放标准，故答案为：用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至装置入口海水的pH。

考点：考查了盖斯定律的应用、电解原理的应用、氧化还原反应、图象的分析与应用等

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