Question

【题目】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题．硫、氮氧化物是形成酸雨、雾霾等环境污染的罪魁祸首，采用合适的措施消除其污染是保护环境的重要措施．
（1）Ⅰ．研究发现利用NH3可消除硝酸工业尾气中的NO污染．NH3与NO的物质的量之比分别为1：3、3：l、4：1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图2所示．
①曲线a中，NO的起始浓度为6×10﹣4mg/m3 ， 从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为mg/（m3s）．
②曲线b对应的NH3与NO的物质的量之比是 ， 其理由是
③已知在25℃，101kPa时：
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣Q1/mol
2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）△H=﹣Q2kJ/mo1
N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+Q3kJ/mo1；
请写出用NH3脱除NO的热化学方程式 ．
（2）Ⅱ．工业上还可以变“废”为“宝”，将雾霾里含有的SO2、NO等污染物转化为Na2S2O4（保险粉）和NH4NO3等化工用品，其生产流程如图1：①装置Ⅱ中NO转变为NO3﹣的反应的离子方程式为 ．
②装置Ⅲ制得Na2S2O4的同时还能让Ce4+再生，原理如图3所示．其阴极的电极反应式为： ．
③按上述流程处理含有amolSO2、bmolNO的雾霾（b＞a），并制取Na2S2O4和NH4NO3 ． 装置Ⅰ中SO2、装置Ⅱ中NO、装置Ⅲ中HSO3﹣和Ce3+、装置Ⅳ中NO2﹣全部转化，处理完毕后装置Ⅱ中Ce4+的剩余量与加入量相比没有变化，则至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2L（用含a、b的代数式表示）．

Answer 1

【答案】
（1）1.5×10﹣4；3：1；NH3与NO的物质的量比值越大，NO的脱除率越大；4NH3（g）+6NO（g）═5N2（g）+6H2O（1）△H=（3Q2﹣2Q1﹣3Q3）KJ/mol
（2）3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3﹣+4H+；2HSO3﹣+2e﹣+2H+═S2O42﹣+2H2O；5.6（3b﹣a）
【解析】解：（1）Ⅰ．①曲线a中，NO的起始浓度为6×10﹣4mg/m3 ， A点的脱除率为55%，B点的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率= =1.5×10﹣4mg/（m3s），所以答案是：1.5×10﹣4；②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO脱除率越大，故其物质的量之比分别为1：3、3：1、4：1时，对应的曲线为c、b、a，故曲线b 对应NH3与NO的物质的量之比是3：1，所以答案是：3：1；NH3与NO的物质的量比值越大，NO的脱除率越大；②已知在25℃，101kPa时：①N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣Q1/mol②2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）△H=﹣Q2kJ/mo1③N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+Q3kJ/mo1，用NH3脱除NO的化学方程式为4 NH3（g）+6 NO（g）═5 N2（g）+6 H2O（1），可根据该寺定律，将3×②﹣2×①﹣3×③可得热化学方程式4 NH3（g）+6 NO（g）═5 N2（g）+6 H2O（1）△H=（3Q2﹣2Q1﹣3Q3）KJ/mol， 所以答案是：4 NH3（g）+6 NO（g）═5 N2（g）+6 H2O（1）△H=（3Q2﹣2Q1﹣3Q3）KJ/mol；（2）Ⅱ．SO2、NO是大气污染物，通过氢氧化钠溶液吸收得到亚硫酸氢钠，一氧化氮不反应，通过装置Ⅱ加入Ce4+氧化还原反应得到Ce3+、NO2﹣、NO3﹣等，和亚硫酸氢钠混合，在电解池中通电电解得到Ce4+循环使用，获得Na2S2O4 ， NO2﹣、NO3﹣等加入氨气和氧气在装置Ⅳ中发生反应得到NH4NO3产品，①装置Ⅱ中NO转变为NO3﹣的反应的离子方程式为3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3﹣+4H+ ， 所以答案是：3Ce4++NO+2H2O═3Ce3++NO3﹣+4H+；
②阴极发生还原反应，电极方程式为2HSO3﹣+2e﹣+2H+═S2O42﹣+2H2O，所以答案是：2HSO3﹣+2e﹣+2H+═S2O42﹣+2H2O；（5）amolSO2、bmolNO反应后分别生成Na2S2O4、NH4NO3 ， S元素化合价由+4价降低到+3价，N元素化合价由+2价升高到+5价，设通入xmol氧气，
由化合价升降总数相等可知4x+a=3b，x= ，则氧气的体积为 mol×22.4L/mol=5.6（3b﹣a）L，所以答案是：5.6（3b﹣a）．