Question

14．大氣污染物主要成分是SO₂、NO₂、C_xH_y及可吸入顆粒等，主要來自于燃煤、機動車尾氣和工業(yè)廢氣．
（1）上述成分中能形成酸雨的是SO₂ 和 NO₂（填化學式）．
（2）煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑之一．利用煤的氣化獲得的水煤氣（主要成分為CO、CO₂和
H₂）在催化劑作用下可以合成綠色燃料甲醇．
已知：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-58.7kJ•mol^-1
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.0kJ•mol^-1
CO 與 H₂生成 CH₃OH 氣體反應的熱化學方程式是CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-99.7 kJ•mol^-1．
（3）空氣質子交換法治理SO₂，其原理是將含有SO₂的煙氣與O₂通過電化學反應制得硫酸，負極的電極反應式是SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
（4）濕法吸收工業(yè)尾氣中的NO₂，常選用純堿溶液，將NO₂轉化為兩種氮元素的常見含氧酸鹽．反應的離子方程式是CO₃^2-+2NO₂=NO₂^-+NO₃^-+CO₂．
（5）用高能電子束激活煙氣（主要成分是SO₂、NO₂、H₂O等），會產生O₃等強氧化性微粒．煙氣經下列過程可獲得化肥．

該化肥中含有的離子是NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-（填離子符號）．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要氣體；
（2）結合熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式，
①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-58.7kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.0kJ•mol^-1
蓋斯定律計算①-②得到CO 與 H₂生成 CH₃OH 氣體反應的熱化學方程式；
（3）原電池中負極是二氧化硫失電子被氧化為硫酸，結合電話守恒書寫電極反應；
（4）純堿溶液，將NO₂轉化為兩種氮元素的常見含氧酸鹽，結合原子守恒和氧化還原反應電子守恒分析反應生成硝酸鹽和亞硝酸鹽；
（5）電子束脫硫技術是一種物理與化學方法相結合的高新技術．它利用電子加速器產生的等離子體氧化煙氣中的SO₂、NO₂，并與注入的NH₃反應，生成硫銨和硝銨化肥，實現脫硫、脫硝目的；

解答 解：（1）二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要氣體，
故答案為：SO₂ 和 NO₂；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-58.7kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂=+41.0kJ•mol^-1
蓋斯定律計算①-②得到CO 與 H₂生成 CH₃OH 氣體反應的熱化學方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-99.7 kJ•mol^-1，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-99.7 kJ•mol^-1；
（3）空氣質子交換法治理SO₂，電解質溶液為酸性溶液，其原理是將含有SO₂的煙氣與O₂通過電化學反應制得硫酸，負極的電極反應式是：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（4）純堿溶液，將NO₂轉化為兩種氮元素的常見含氧酸鹽，結合原子守恒和氧化還原反應電子守恒分析反應生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，反應的離子方程式為：CO₃^2-+2NO₂=NO₂^-+NO₃^-+CO₂，
故答案為：CO₃^2-+2NO₂=NO₂^-+NO₃^-+CO₂；
（5）在輻射場中，燃煤煙氣中的主要成分O₂、H₂O（氣），吸收高能電子的能量，生成大量反應活性極強的活性基團和氧化性物質，如O、OH、O₃、H₂O．這些氧化性物質與氣態(tài)污染物進行各種氧化反應，舉例如下：
SO₂+2OH→H₂SO₄
NO+O→NO₂
NO₂+OH→HNO₃
生成的H₂SO₄和HNO₃ 與加入的NH₃發(fā)生如下反應：
H₂SO₄+2NH₃→（NH₄）₂SO₄
HNO₃+NH₃ →NH₄NO₃，
該化肥中含有的離子是NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-，
故答案為：NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-；

點評 本題考查了環(huán)境保護和廢氣處理方法，主要是熱化學方程式書寫、原電池原理應用、離子方程式書寫等，注意知識積累，題目難度中等．