Question

【題目】為保護環境，應減少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物質的排放量。

（1）用CH4催化還原煤燃燒產生的氮氧化物，可以消除污染。

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

NO2(g)＝N2O4(g) △H＝-28.5 kJ/mol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的熱化學方程式 。

（2）一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于恒溫恒容的密閉容器中，發生NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，測得反應達到平衡時NO2與SO2體積比為1∶5，則平衡常數K＝ （填數值）。

（3）如圖1是一種用NH3、O2脫除煙氣中NO的原理，該原理中NO最終轉化為H2O和 （填化學式），當消耗1mol NH3和0.5molO2時，除去的NO在標準狀況下的體積為 L。

（4）研究CO2在海洋中的轉移和歸宿，是當今海洋科學研究的前沿領域。有人利用圖2所示裝置(均為惰性電極)從海水中提取CO2（海水中無機碳95 % 以HCO3－存在），有利于減少環境中溫室氣體含量。

①a室的電極反應式為 。

②b室中提取CO2的反應的離子方程式為 。

③b室排出的海水（pH<6）不可直接排回大海，需用該裝置中產生的物質對b室排出的海水進行處理，合格后才能排回大海。處理的方法是 。

Answer 1

【答案】（14分）

（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室排出的堿性溶液將從b室排出的酸性海水調節至接近 正常海水的pH；

【解析】試題分析：（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，

根據蓋斯定律，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，

故答案為：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

變化量 x x x x

平衡量a-x 2a-x x x

由題意可知： ＝，解之得：x=a，所以K==1.8，故答案為：1.8；

（3）由圖1可知反應物為氧氣、一氧化氮和氨氣最終生成物為氮氣和水，所以NO最終轉化為N2和H2O；氧氣、一氧化氮和氨氣反應生成氮氣和水，反應中氨氣失去的電子的物質的量等于NO和氧氣得到的電子總物質的量，1mol NH3轉化為N2失去3mol電子，0.5mol O2得到2mol電子，則NO轉化為N2得到的電子為1mol，所以NO的物質的量為0.5mol，其體積為11.2L，故答案為：N2；11.2；

（4）①a室為陽極，發生氧化反應，電極方程式為2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案為：2H2O-4e-=4H++O2↑；②氫離子通過陽離子交換膜進入b室，發生反應：H++HCO3-=CO2↑+H2O，故答案為：H++HCO3-=CO2↑+H2O；③c室發生2H2O+2e-=2OH-+H2↑，可用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調節至裝置入口海水的pH，以達到排放標準，故答案為：用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調節至裝置入口海水的pH。