Question

【題目】污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類(lèi)的重要研究課題．硫、氮氧化物是形成酸雨、霧霾等環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)�，采用合適的措施消除其污染是保護(hù)環(huán)境的重要措施．
（1）Ⅰ．研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可消除硝酸工業(yè)尾氣中的NO污染．NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為1：3、3：l、4：1時(shí)，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖2所示．
①曲線a中，NO的起始濃度為6×10﹣4mg/m3 ， 從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為mg/（m3s）．
②曲線b對(duì)應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的量之比是 ， 其理由是
③已知在25℃，101kPa時(shí)：
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣Q1/mol
2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）△H=﹣Q2kJ/mo1
N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+Q3kJ/mo1；
請(qǐng)寫(xiě)出用NH3脫除NO的熱化學(xué)方程式 ．
（2）Ⅱ．工業(yè)上還可以變“廢”為“寶”，將霧霾里含有的SO2、NO等污染物轉(zhuǎn)化為Na2S2O4（保險(xiǎn)粉）和NH4NO3等化工用品，其生產(chǎn)流程如圖1：①裝置Ⅱ中NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3﹣的反應(yīng)的離子方程式為 ．
②裝置Ⅲ制得Na2S2O4的同時(shí)還能讓Ce4+再生，原理如圖3所示．其陰極的電極反應(yīng)式為： ．
③按上述流程處理含有amolSO2、bmolNO的霧霾（b＞a），并制取Na2S2O4和NH4NO3 ． 裝置Ⅰ中SO2、裝置Ⅱ中NO、裝置Ⅲ中HSO3﹣和Ce3+、裝置Ⅳ中NO2﹣全部轉(zhuǎn)化，處理完畢后裝置Ⅱ中Ce4+的剩余量與加入量相比沒(méi)有變化，則至少需向裝置Ⅳ中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2L（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

【答案】
（1）1.5×10﹣4；3：1；NH3與NO的物質(zhì)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
（2）3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3﹣+4H+；2HSO3﹣+2e﹣+2H+═S2O42﹣+2H2O；5.6（3b﹣a）
【解析】解：（1）Ⅰ．①曲線a中，NO的起始濃度為6×10﹣4mg/m3 ， A點(diǎn)的脫除率為55%，B點(diǎn)的脫除率為75%，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8 s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率= =1.5×10﹣4mg/（m3s），所以答案是：1.5×10﹣4；②NH3與NO的物質(zhì)的量的比值越大，NO脫除率越大，故其物質(zhì)的量之比分別為1：3、3：1、4：1時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲線為c、b、a，故曲線b 對(duì)應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是3：1，所以答案是：3：1；NH3與NO的物質(zhì)的量比值越大，NO的脫除率越大；②已知在25℃，101kPa時(shí)：①N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣Q1/mol②2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）△H=﹣Q2kJ/mo1③N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+Q3kJ/mo1，用NH3脫除NO的化學(xué)方程式為4 NH3（g）+6 NO（g）═5 N2（g）+6 H2O（1），可根據(jù)該寺定律，將3×②﹣2×①﹣3×③可得熱化學(xué)方程式4 NH3（g）+6 NO（g）═5 N2（g）+6 H2O（1）△H=（3Q2﹣2Q1﹣3Q3）KJ/mol， 所以答案是：4 NH3（g）+6 NO（g）═5 N2（g）+6 H2O（1）△H=（3Q2﹣2Q1﹣3Q3）KJ/mol；（2）Ⅱ．SO2、NO是大氣污染物，通過(guò)氫氧化鈉溶液吸收得到亞硫酸氫鈉，一氧化氮不反應(yīng)，通過(guò)裝置Ⅱ加入Ce4+氧化還原反應(yīng)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(huán)使用，獲得Na2S2O4 ， NO2﹣、NO3﹣等加入氨氣和氧氣在裝置Ⅳ中發(fā)生反應(yīng)得到NH4NO3產(chǎn)品，①裝置Ⅱ中NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3﹣的反應(yīng)的離子方程式為3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3﹣+4H+ ， 所以答案是：3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3﹣+4H+；
②陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為2HSO3﹣+2e﹣+2H+═S2O42﹣+2H2O，所以答案是：2HSO3﹣+2e﹣+2H+═S2O42﹣+2H2O；（5）amolSO2、bmolNO反應(yīng)后分別生成Na2S2O4、NH4NO3 ， S元素化合價(jià)由+4價(jià)降低到+3價(jià)，N元素化合價(jià)由+2價(jià)升高到+5價(jià)，設(shè)通入xmol氧氣，
由化合價(jià)升降總數(shù)相等可知4x+a=3b，x= ，則氧氣的體積為 mol×22.4L/mol=5.6（3b﹣a）L，所以答案是：5.6（3b﹣a）．