Question

空气和水的污染是人类生存的重大问题。国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%， 2006年的新标准修订水中硝酸盐的含量为10毫克/升（与美国相同），考虑到全国各地的具体情况，又特别规定在使用地下水等条件受限时可放宽至20毫克/升。目前，消除大气和水中的污染有多种方法。

（1）NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

①写出N2和O2反应的热化学方程式：                   。

②氧化还原法消除氮氧化物的转化如下：

反应II中，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时，反应的化学方程式是________________。

（2）利用I2O5消除CO污染的反应为：5CO（g）+I2O5（s） 5CO2（g）+I2（s）；不同温度下，向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2mol CO，测得CO2的物质的量分数（CO2）随时间t变化曲线如图．请回答下列问题：

①T2温度下，0.5min 内CO2的平均速率为_________，T1时化学平衡常数K=_________。

②d点时，向恒容容器中充入2 mol CO，再次平衡后，CO2的百分含量_________（增大、减小或不变）

（3）碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应                。

②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是                 。

（4）催化反硝化法和电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强．则反应离子方程式为                  。

②电化学降解NO3-的原理如右下图，电源正极为            （填“A”或“B），阴极反应式为                。

Answer

(1) ①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=-120kJ•mol-1

②6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2

（2）①0.8mol L-1．min-1；1024；②不变

（3）①SO2+I2+2H2O=SO42-+2I- +4H+

②HI分解为可逆反应，及时分离出产物氢气，有利于反应正向进行

（4）①2NO3-+5H2=N2+2OH－+4H2O②A，2NO3-+12H＋+10e－=N2+6H2O

【解析】

试题分析：（1）①根据能量变化示意图提供的信息，1mol氮气与1mol氧气完全反应生成2molNO放出的热量为1260-1140=120kJ，则N2和O2反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=-120kJ•mol-1；②反应II中，当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时，NO2中氮元素由+4价降低到0价，一个降低12价，尿素中氮元素由-3价升高到0价，一个升高12价，其它元素的化合价没有发生变化，所以生成物除氮气外，还有CO2和水，则反应的化学方程式是6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2。

（2）①5CO（g）+I2O5（s）5CO2（g）+I2（s），该反应是气体体积不发生变化的可逆反应，在T2温度下，由图像可知，0.5min时CO2的物质的量分数为0.4，则反应生成CO2为2mol×0.4=0.8mol，所以0.5min 内CO2的平均速率为0.8mol÷（2L×0.5mon）=0.8mol L-1．min-1；在b点反应达到平衡，CO2的物质的量为2mol×0.8=1.6mol，平衡时CO的物质的量为0.4mol，T1时化学平衡常数K=0.85÷0.25=1024。②d点时，向恒容容器中充入2 mol CO，相当于增大压强，平衡不移动，则再次平衡后，CO2的百分含量不变。

（3）①反应器中是二氧化硫、水、碘单质发生氧化还原反应，生成硫酸和HI，所以离子方程式是SO2+I2+2H2O=SO42-+2I- +4H+；②根据化学平衡移动理论，HI分解为可逆反应，及时分离出产物氢气，有利于反应正向进行。

（4）①H2能将NO3-还原为N2，溶液呈碱性，说明有氢氧根离子生成，氢气被氧化生成水，所以离子反应方程式为：2NO3-+5H2 = N2+2OH－+4H2O；②由题给原理图可知，Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应生成氮气，因此Ag-Pt电极为阴极，电极反应式为2NO3-+12H＋+10e－=N2+6H2O，则B为负极，A为电源正极。

考点：考查热化学方程式的书写，氧化还原反应，影响化学反应速率及平衡的因素，电解池的工作原理。