Question

12．污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題．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．
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、3：1、4：1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖1所示．

（1）①曲線a中，NO的起始濃度為6×10^-4 mg/m³，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過0.8s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率為1.5×10^-4mg/（m³．s）．
②曲線b對應(yīng)的NH₃與NO的物質(zhì)的量之比是3：1，其理由是NH₃與NO的物質(zhì)的量的比值越大，NO脫除率越大．
（2）已知在25℃，101kPa時：
N₂（g）+H₂（g）═NH₃（g）△H=-Q₁kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═H₂O（l）△H=-Q₂kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-Q₃kJ/mol
請寫出用NH₃脫除NO的熱化學(xué)方程式：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=-（3Q₂+3Q₃-2Q₁） kJ/mol．
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（保險粉）
和NH₄NO₃等化工用品，其生產(chǎn)流程如圖2；
（3）含硫各微粒（H₂SO₃、HSO₃^-和SO₃^2-）存在于裝置I反應(yīng)后的溶液中，它們的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)X（i）與溶
液pH的關(guān)系如圖3所示．
①溶液的pH=8時，溶液中各離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
②向pH=5的NaHSO₃溶液中滴加一定濃度的CaCl₂溶液，溶液中出現(xiàn)渾濁，pH降為2，用化學(xué)平衡移動原理解釋溶液pH降低的原因：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大．
（4）如圖2裝置中NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O₃^-的反應(yīng)的離子方程式為NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）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0.8 s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率=$\frac{一氧化氮脫硫的變化}{變化時間}$；
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，對應(yīng)的曲線為c、b、a，故曲線b 對應(yīng)NH₃與NO的物質(zhì)的量之比是3：1；
（2）NH₃脫除NO的化學(xué)方程式為4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l），可結(jié)合蓋斯定律計算；
Ⅱ．（3）①當(dāng)溶液的pH=8時，根據(jù)圖示得到溶液是亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，根據(jù)離子濃度大小比較的方法來回答；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，溶液顯示酸性，根據(jù)平衡移動原理來回答；
（4）在酸性環(huán)境下，NO和Ce⁴⁺之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ．（1）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0.8 s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率=$\frac{（75%-55%）×6×1{0}^{-4}}{0.8s}$=1.5×10^-4mg/（m³•s），
故答案為：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，對應(yīng)的曲線為c、b、a，故曲線b 對應(yīng)NH₃與NO的物質(zhì)的量之比是3：1，
故答案為：3：1；NH₃與NO的物質(zhì)的量的比值越大，NO脫除率越大；
（2）已知在25℃，101kPa時：
①N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-Q₁kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-Q₂kJ/mol
③N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-Q₃kJ/mol
利用蓋斯定律，將②×3-①×2-③×3可得4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=-（3Q₂+3Q₃-2Q₁） kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=-（3Q₂+3Q₃-2Q₁） kJ/mol；
Ⅱ．（3）①當(dāng)溶液的pH=8時，根據(jù)圖示得到溶液是亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，離子濃度大小順序是：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離大于水解，HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，溶液顯示酸性，加入CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，
故答案為：HSO₃^-在溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，加CaCl₂溶液后，Ca²⁺+SO₃^2-=CaSO₃↓使電離平衡右移，c（H⁺）增大；
（4）在酸性環(huán)境下，NO和Ce⁴⁺之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)：NO+H₂O+Ce⁴⁺=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺，
故答案為：NO+2H₂O+3Ce⁴⁺=3Ce³⁺+NO₃^-+4H⁺．

點(diǎn)評 本題考查了反應(yīng)速率的計算、二氧化硫的污染及治理、化學(xué)平衡及其影響、氧化還原反應(yīng)等知識，題目難度中等，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，注意掌握化學(xué)平衡移動原理及其應(yīng)用，能夠正確書寫電極反應(yīng)式、離子方程式．