Question

【题目】随着科技的进步，合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点

（1）氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮（用NH3表示）转化为氮气除去，其相关反应的主要热化学方程式如下：

反应①：NH3（aq）+HClO（aq）= NH2Cl（aq）+H2O（l）△H1= akJmol﹣1

反应②：NH2Cl（aq）+HClO（aq）= NHCl2（aq）+H2O（I）△H2= bkJmol﹣1

反应③：2NHCl2（aq）+H2O（l）= N2（g）+HClO（aq）+3HCl（aq）△H3= ckJmol﹣1

① 2NH3（aq）+3HClO（aq）= N2（g）+3H2O（I）+3HCl（aq）的△H=______。

② 溶液pH对次氯酸钠去除氨氮有较大的影响（如图1所示）。在pH较低时溶液中有无色无味的气体生成，氨氮去除效率较低，其原因是_________________。

③ 用电化学法也可以去除废水中氨氮．在蒸馏水中加入硫酸铵用惰性电极直接电解发现氨氮去除效率极低，但在溶液中再加入一定量的氯化钠后，去除效率可以大大提高。反应装置如图2所示，b为电极__极，电解时阴极的电极反应式为_____________。

（2）“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。

① 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4 为催化剂，可以将CO2 和CH4 直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是__________________。

② 为了提高该反应中CO2的转化率，可以采取的措施是_____________。（写一条即可）

Answer 1

【答案】(2a+2b+c)kJmol﹣1HCl与NaClO反应生成HClO，HClO分解生成O2，与氨氮反应的HClO减少正极2H2O+2NH4++2e-=2NH3H2O+H2↑ 或 2H++2e-=H2↑温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低增大反应压强或增大CO2的浓度

【解析】试题分析：以资源合理利用、环境保护为载体，考查盖斯定律的应用、电解原理、溶液的酸碱性对化学反应的影响、化学反应速率、化学平衡等知识，考查学生的读图能力和对图标的分析能力。

解析：（1）①根据盖斯定律，待计算的反应=2×①+2×②+③，所以反应的△H=(2a+2b+c)kJmol-1 。答案：(2a+2b+c)kJmol-1 。

②从图中可以看出，溶液pH较小时，次氯酸钠对氨氮去除率下降，而此时溶液中c(HClO)应当较pH大时更高，所以溶液中HClO一定参与了其它反应，结合溶液的组成及HClO的性质，HClO可能分解也可能与HCl反应生成Cl2，题目中已经说明“有无色无味的气体生成”，则应当是HClO的分解。答案：HCl与NaClO反应生成HClO，HClO分解生成O2，与氨氮反应的HClO减少。

③用惰性电极直接电解硫酸铵溶液相当于电解水，两极分别生成H2和O2，溶液中的氨氮不会直接消耗，也不会与产生的H2或O2反应，所以效率一定很差。加入NaCl后，电解仍然无法直接消耗氨氮，但是生成的氯气可以转变成HClO从而去除氨氮，因此Cl气必须从溶液下方产生，然后因此水充分接触得到HClO。所以a为电源负极，b为正极，阴极反应为2H++2e-=H2↑，溶液中H+主要来源于NH4+水解，则电极反应无也可以认为是NH4+和H2O。答案：正极 2H2O+2NH4++2e-=2NH3H2O+H2↑ 或 2H++2e-=H2↑

(2) ①读图可知，250～300 ℃时，不但乙酸的生成速率较低，而且催化剂的催化效率也很低，在其他条件不变的情况下，产生乙酸生成速率降低的原因是催化剂催化效率降低。答案：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低

②转化反应为CO2(g)+CH4(g)→CH3COOH(g)，提高CO2的转化率可以是其他条件不变时设法使化学平衡正向移动，此处只能是加压。而若单从提高CO2转化率角度看，加入过量的CH4也可以实现这一目标。答案： 增大反应体系压强或充入更多的CH4。