Question

【題目】脫除工業(yè)廢氣中的氮氧化物（主要是指NO和NO2）可以凈化空氣、改善環(huán)境，是環(huán)境保護(hù)的主要課題。

(1)早期是利用NH3還原法，可將NOx還原為N2進(jìn)行脫除。

已知：①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH=-905.9kJ·mol-1

②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1

③H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1

寫出常溫下，NH3還原NO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__。

(2)以漂粉精溶液為吸收劑可以有效脫除煙氣中的NO。

①漂粉精溶液的主要成分是Ca(ClO)2，若吸收過程中，消耗的Ca(ClO)2與吸收的NO的物質(zhì)的量之比為3∶4，則脫除后NO轉(zhuǎn)化為__。

②某一興趣小組研究不同溫度下相同濃度漂粉精溶液對NO脫除率的影響，結(jié)果如圖所示。圖中，40～60℃NO脫除率上升可能的原因?yàn)?/span>__；60～80℃NO脫除率下降可能的原因?yàn)?/span>__。

(3)過硫酸鈉（Na2S2O8）氧化去除NO

第一步：NO在堿性環(huán)境中被Na2S2O8氧化為NaNO2

第二步：NaNO2繼續(xù)被氧化為NaNO3，反應(yīng)為++2OH-+2+H2O。

不同溫度下，平衡時的脫除率與過硫酸鈉（Na2S2O8）初始濃度（指第二步反應(yīng)的初始濃度）的關(guān)系如圖所示。

①a、b、c、d四點(diǎn)平衡常數(shù)K由大到小的順序?yàn)?/span>__，原因是__。

②若a點(diǎn)（0.1，40%）時，的初始濃度為amol·L-1，平衡時pH=13，則65℃時，第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__。（用含a的代數(shù)式表示，已知65℃時Kw=1.0×10-13）

(4)利用新型材料光催化脫除NO法如圖所示。

某電化學(xué)小組將過程A、B設(shè)計成酸性電解池反應(yīng)，則該反應(yīng)中陰極反應(yīng)方程式為___。

Answer 1

【答案】4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH=-2069.9kJmol-1 HNO3（或NO） 溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，有利于NO充分反應(yīng) 溫度升高，氣體溶解度下降；（或溫度升高，ClO-水解增強(qiáng)，HClO發(fā)生分解等） Kb＞Ka=Kc=Kd a、c、d三點(diǎn)在同一溫度下，K值相同；b點(diǎn)溫度升高，NO的脫除率上升，說明平衡向正向移動，K值增大 O2+2e-+2H+=H2O2

【解析】

利用蓋斯定律，將已知熱化學(xué)方程式調(diào)整化學(xué)計量數(shù)進(jìn)行相加減，便可得到待求熱化學(xué)反應(yīng)方程式；Ca(ClO)2與吸收的NO的物質(zhì)的量之比為3∶4，利用得失電子守恒，便可求出含N產(chǎn)物的存在形式。溫度升高，NO的脫除率提高，應(yīng)由溫度升高引起；溫度繼續(xù)升高，NO脫除率反而降低，則必存在副反應(yīng)，且溫度升高有利于副反應(yīng)的發(fā)生。化學(xué)平衡常數(shù)受溫度變化的影響，溫度相同時，平衡常數(shù)不變；升高溫度，平衡正向移動，則K值增大。求平衡常數(shù)時，可由已知數(shù)據(jù)，建立三段式，代入公式便可求出K值。設(shè)計原電池時，正極O2→H2O2，則電極反應(yīng)式為O2得電子產(chǎn)物與H+反應(yīng)生成H2O2。

(1)①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH=-905.9kJ·mol-1

②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1

③H2O(g)H2O(l) ΔH=-44kJ·mol-1

將①-②×5+③×6得：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH=-2069.9kJmol-1。答案為：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH=-2069.9kJmol-1；

(2) ①發(fā)生反應(yīng)時，Ca(ClO)2中的Cl由+1價降為-1價，則NO失電子后所得產(chǎn)物中N的價態(tài)為=5，從而得出脫除后NO轉(zhuǎn)化為HNO3（或）。答案為：HNO3（或）；

②圖中，40～60℃時，隨溫度的升高，NO脫除率上升，顯然溫度升高有利于反應(yīng)的進(jìn)行，可能的原因?yàn)闇囟壬�高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，有利于NO充分反應(yīng)；60～80℃時，溫度升高，NO脫除率下降，則應(yīng)為反應(yīng)物濃度的下降等，所以可能的原因?yàn)闇囟壬�高，氣體溶解度下降；（或溫度升高，ClO-水解增強(qiáng)，HClO發(fā)生分解等）。答案為：溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，有利于NO充分反應(yīng)；溫度升高，氣體溶解度下降；（或溫度升高，ClO-水解增強(qiáng)，HClO發(fā)生分解等）；

(3)①a、c、d三點(diǎn)溫度相同，平衡常數(shù)相等，b點(diǎn)時溫度高，亞硝酸根脫除率大，則表明溫度升高平衡正向移動，K值增大，則平衡常數(shù)K由大到小的順序?yàn)?/span>Kb＞Ka=Kc=Kd，原因是a、c、d三點(diǎn)在同一溫度下，K值相同；b點(diǎn)溫度升高，的脫除率上升，說明平衡向正向移動，K值增大。答案為：Kb＞Ka=Kc=Kd；a、c、d三點(diǎn)在同一溫度下，K值相同；b點(diǎn)溫度升高，的脫除率上升，說明平衡向正向移動，K值增大；

②pH=13，65℃時Kw=1.0×10-13，則c(OH-)=1mol/L，利用題給數(shù)據(jù)，可建立如下三段式：

65℃時，第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K==。答案為：；

(4)某電化學(xué)小組將過程A、B設(shè)計成酸性電解池反應(yīng)，則該反應(yīng)中陰極為過程A中O2得電子的產(chǎn)物與H+作用生成H2O2，反應(yīng)方程式為O2+2e-+2H+=H2O2。答案為：O2+2e-+2H+=H2O2。