Question

4．研究NO_x、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理方法具有重要意義．
（1）NO_x是汽車尾氣中的主要污染物之一． NO_x能形成酸雨，寫出NO₂轉(zhuǎn)化為HNO₃的化學方程式：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（2）處理含CO、SO₂煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S．已知：
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1；
②S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1．
此反應的熱化學方程式是2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H₁=-270KJ•mol^-1．
（3）氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體．已知：
①CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1（b＞0）
若用標準狀況下 3.36L CO還原NO₂至N₂（CO完全反應）的整個過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.3N_A，放出的熱量為$\frac{3（2a+b）}{80}$kJ（用含有a和b的代數(shù)式表示）．
（4）用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=？
若1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867kJ，則△H₂=-1160kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮；
（2）利用蓋斯定律將方程式①×2-②得熱化學方程式；
（3）根據(jù)蓋斯定律求出4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）的反應熱，反應中3.36LCO即0.15mol轉(zhuǎn)移0.3mol電子，根據(jù)物質(zhì)的量之比等于熱量比求出放出的熱量；
（4）將方程式①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₁+△H₂，結(jié)合1molCH₄還原NO₂至N₂的整個過程中放出的熱量為867kJ計算．

解答 解：（1）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1
將方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H₁=（-283.0KJ•mol^-1）×2-（-296.0KJ•mol^-1）=-270kJ•mol^-1，
所以其熱化學反應方程式為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H₁=-270kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H₁=-270kJ•mol^-1；
（3）①CO（g）+NO₂（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1（a＞0）
②2CO（g）+2NO （g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1（b＞0）
將方程式①×2+②得4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a） KJ•mol^-1×2+（-b KJ•mol^-1）=-（2a+b）kJ•mol^-1
所以其熱化學反應方程式為：4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=-（2a+b）kJ•mol^-1，
根據(jù)方程式知轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×2=0.3mol，電子數(shù)目為0.3N_A，放出的熱量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$×$\frac{2a+b}{4}$kJ•mol^-1=$\frac{3（2a+b）}{80}$kJ，
故答案為：0.3N_A，$\frac{3（2a+b）}{80}$；
（4）①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=？
將方程式①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₁+△H₂，
根據(jù)方程式知，1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867kJ，所以△H₂=-867kJ/mol×2-（-574kJ/mol）=-1160kJ/mol，
故答案為：-1160kJ/mol．

點評 本題考查了蓋斯定律的有關計算，涉及化學反應方程式、熱化學反應方程式的書寫等知識點，會利用蓋斯定律書寫出反應物之間的關系式是解本題關鍵，難度不大．