Question

(14分)汽車尾氣中CO、NOx 以及燃煤廢棄中的SO2都是大氣污染物，對它們的治理具有重要意義。

Ⅰ．①CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1= —574 kJ·mol- 1 ．

②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2= 一1160 kJ·mol- 1

（1）甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為 ；

Ⅱ．吸收SO2和NO，獲得Na2S2O4和NH4NO3產品的流程圖如下(Ce為鈰元素)：

（2）裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce 4+ 氧化的產物主要是NO3- 、NO2- ，寫出只生成NO3- 的離子方

式 ；

（3）裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如下圖所示。

①生成的Ce4+ 從電解槽的 (填字母序號)口流出；

②生成S2O42 - 的電極反應式為 ；

（4）已知進入裝置Ⅳ的溶液中，NO2- 的濃度為a g·L- 1 ，要使1m3該溶液中的NO2- 完全轉化為NH4NO3，至少需向裝置Ⅳ中通入標準狀況下的O2 L。(用含a代數(shù)式表示，計算結果保留整數(shù))

 

Answer 1

（1）CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)ΔH=-867KJ/mol；（2）NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+；（3） ①a；②2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O；（4） 243a (或5600a/23)

【解析】

試題分析：（1） （①＋②）÷2，整理可得：CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)ΔH=-867KJ/mol；（2）裝置Ⅱ中，酸性條件下，NO被Ce 4+ 氧化的產物主要是NO3- 、NO2- ，根據(jù)氧化還原反應中電子轉移數(shù)目相等及電荷守恒、原子守恒，可得只生成NO3- 的離子方程式是NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+；（3）裝置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如下圖所示。①生成的Ce4+ 是氧化產物，所以應該從電解槽的陽極a流出，②生成S2O42 - 的電極反應式為2H++2HSO3-+2e-=S2O42-+2H2O；（4）已知進入裝置Ⅳ的溶液中，NO2- 的濃度為a g·L- 1 ，要使1m3該溶液中的NO2- 完全轉化為NH4NO3，因為n(NO2-)=(a g/L×1000L)÷46g/mol=500a/23mol,根據(jù)氧化還原反應中電子轉移數(shù)目相等可得n(NO2-)=2n(O2),所以n(O2)= 250a/23mol則至少需向裝置Ⅳ中通入標準狀況下的O2的體積是：V（O2）= n(O2)×Vm=250a/23mol ×22.4L/mol=5600a/23L=243a。

考點：考查熱化學方程式的書寫、電解原理的應用、守恒法在離子方程式的書寫及計算的應用的知識。