Question

17．為保護環(huán)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=-867.0kJ/mol
NO₂（g）═$\frac{1}{2}$N₂O₄（g）△H=-28.5kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成CO₂、N₂和H₂O（g）的熱化學方程式CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-810kJ/mol．
（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(fā)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=1.8（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N₂（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11.2L．

（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(huán)境中溫室氣體含量．
①a室的電極反應式為2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑．
②b室中提取CO₂的反應的離子方程式為H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O．
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．處理的方法是用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調節(jié)至裝置入口海水的pH．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式；
（2）計算各物質的平衡濃度，結合平衡常數表達式進行計算求解；
（3）由圖該原理中的中NO最終轉化為H₂O和氮氣；根據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計算；
（4）①a室接電源的正極，為陽極，水失去電子生成氧氣和氫離子；
②氫離子通過陽離子交換膜進入b室，與b室中的碳酸氫根反應生成二氧化碳氣體，據此解答即可；
③c室連接電源的負極，為陰極，水得到電子生成氫氣和氫氧根，a室中產生氫離子，用c室排除的堿液將從b室排出的酸性海水調節(jié)即可，據此解答．

解答 解：（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 
變化量  x          x         x        x
平衡量 a-x       2a-x        x        x 
由題意可知：$\frac{a-x}{2a-x}=\frac{1}{5}$，解之得：x=$\frac{3}{4}a$，所以K=$\frac{\frac{3}{4}a×\frac{3}{4}a}{\frac{1}{4}a×\frac{5}{4}a}$=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(fā)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(fā)生反應：H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O，故答案為：H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O；
③c室發(fā)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(jié)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(jié)至裝置入口海水的pH．

點評 本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應用、電解原理的應用、氧化還原反應、圖象的分析與應用等，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力以及對基礎知識的綜合應用能力的考查，題目難度中等．