Question

17．最近，著名記者柴靜的霧霾調查紀錄片《穹頂之下》，在互聯(lián)網上產生了爆炸性影響．煤燃燒的尾氣是造成霧霾天氣的原因之一，下列是一種變廢為寶的處理方法．

（1）上述流程中循環(huán)使用的物質有乙醇胺、Ce⁴⁺，吸收池Ⅰ吸收的氣體有CO₂、SO₂．
（2）向吸收池Ⅳ得到的HSO₃^-溶液中滴加CaCl₂溶液，出現(xiàn)渾濁，pH降低，用平衡移動原理解釋溶液pH降低的原因：HSO₃^-溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，加入氯化鈣以后，鈣離子會消耗硫酸根離子產生硫酸鈣沉淀，導致電離平衡正向移動，氫離子濃度增大，所以溶液pH降低．
（3）電解池Ⅴ制得S₂O₃^2-的原理如圖1所示．
寫出電解總反應的離子方程式4Ce³⁺+2HSO₃^-+4H⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ce⁴⁺+2S₂O₃^2-+3H₂O．

（4）1molCO（g）和1molNO₂（g）反應生成1molCO₂（g）和1molNO（g），反應過程中的能量變化如圖2，E₁=134kJ/mol，E₂=368kJ/mol．
  已知：①N₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
       ②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
  請寫出NO與CO反應生成無污染氣體的熱化學方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol．
（5）上述流程中每一步均恰好完全反應，若制得NH₄NO₃質量為xkg，電解池V制得cmol/L的S₂O₃^2-溶液ym³，則氧化池Ⅵ中消耗的O₂在標準狀況下的體積為0.21x-22.4cym³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)流程圖中物質的循環(huán)來判斷循環(huán)使用的物質；根據(jù)吸收池Ⅰ進入的氣體NO、CO₂、SO₂結合出來的氣體是NP，來確定吸收的氣體；
（2）亞硫酸氫根離子存在電離平衡，加入氯化鈣，鈣離子會影響化學平衡的移動，根據(jù)平衡移動原理來解釋；
（3）根據(jù)電解池的工作原理：陽極上是Ce³⁺失電子的氧化反應，陰極上是HSO₃^-得電子的還原反應，據(jù)此書寫電解原理方程式；
（4）已知①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
298k條件下1mol NO₂和1mol CO反應生成1mol CO₂和1mol NO的熱化學方程式為③2NO₂（g）+4CO（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=-（368-134）KJ/mol=-234KJ/mol，
由蓋斯定律（②-①+③）÷2得到反應的熱化學方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），根據(jù)蓋斯定律計算焓變；
（5）根據(jù)N元素守恒，找到硝酸根離子、亞硝酸根離子以及硝酸銨之間的關系，根據(jù)電子守恒，得到Ce³⁺、Ce⁴⁺、S₂O₃^2-之間的關系，進行計算即可．

解答 解：（1）根據(jù)流程圖中物質的循環(huán)，得到循環(huán)使用的物質是乙醇胺、Ce⁴⁺；根據(jù)吸收池Ⅰ進入的氣體NO、CO₂、SO₂，出來的氣體是NO，確定吸收的氣體是CO₂、SO₂；
故答案為：乙醇胺、Ce⁴⁺；CO₂、SO₂；
（2）HSO₃^-溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，加入氯化鈣以后，鈣離子會消耗硫酸根離子產生硫酸鈣沉淀，導致電離平衡正向移動，氫離子濃度增大，所以溶液pH降低；故答案為：HSO₃^-溶液中存在電離平衡：HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，加入氯化鈣以后，鈣離子會消耗硫酸根離子產生硫酸鈣沉淀，導致電離平衡正向移動，氫離子濃度增大，所以溶液pH降低；
（3）根據(jù)電解池的工作原理：陽極上是Ce³⁺失電子的氧化反應，陰極上是HSO₃^-得電子的還原反應，電解原理方程式為：4Ce³⁺+2HSO₃^-+4H⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ce⁴⁺+2S₂O₃^2-+3H₂O；
（4）已知①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
298k條件下1mol NO₂和1mol CO反應生成1mol CO₂和1mol NO的熱化學方程式為③2NO₂（g）+4CO（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=-（368-134）KJ/mol=-234KJ/mol，
由蓋斯定律（②-①+③）÷2得到反應的熱化學方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol；
（5）設亞硝酸根離子、硝酸根離子的物質的量分別是m、n，從Ⅴ→Ⅵ→硝酸銨，根據(jù)N元素守恒，得到①m+n=$\frac{x×1000}{80}$；4Ce³⁺+2HSO₃^-+4H⁺$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Ce⁴⁺+2S₂O₃^2-+3H₂O，結合電子轉移關系，得到4Ce³⁺～2HSO₃^-～2S₂O₃^2-～4Ce⁴⁺，NO～NO₂^-～e^-，NO～NO₃^-～e^-，根據(jù)電子守恒，得到m+3n=n（Ce⁴⁺）=4n（S₂O₃^2-），可以得到②m+3n=4cy×1000，聯(lián)立①②解得m=$\frac{75x}{4}$-2000cy，根據(jù)反應2NH₃+2H⁺+O₂+2NO₂^-=2NH₄NO₃，得到n（O₂）=$\frac{1}{2}$n（NO₂^-）=$\frac{75x}{8}$-1000cy，
氧氣的體積V=22.4（$\frac{75x}{8}$-1000cy）×10^-3m³=0.21x-22.4cy，故答案為：0.21x-22.4cy．

點評 本題目一工藝流程的方式考查了有關電化學、熱化學、氧化還原反應以及電子守恒的有關計算知識，綜合性強，難度大．