Question

1．研究NO_x、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理方法具有重要意義．
（1）處理含CO、SO₂煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉化為單質S．已知1molCO（g）與適量的SO₂（g）反應生成S（s）和CO₂（g）時，放出135kJ的熱量，因此反應的熱化學方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol．
（2）氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體，用CO（g）處理NO₂（g）能量轉化關系如圖所示，
標準狀況下，2.24L CO與NO₂發生上述反應．整個過程中，轉移電子的物質的量為0.2mol，放出的熱量為0.025akJ（用含有a的代數式表示）
（3）用CH₄催化還原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867KJ，則△H₂=-1160KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程式；
（2）發生反應：4CO+2NO₂=N₂+4CO₂，計算CO物質的量，根據C元素化合價變化計算轉移電子；由圖可知4mol CO反應時放出熱量為a kJ，進而計算放出熱量；
（3）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867KJ，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ•mol^-1．

解答 解：（1）已知1molCO（g）與適量的SO₂（g）反應生成S（s）和CO₂（g）時，放出135kJ的熱量，因此反應的熱化學方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol，
故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$SO₂（g）=$\frac{1}{2}$S（s）+CO₂（g）△H=-135kJ/mol；
（2）發生反應：4CO+2NO₂=N₂+4CO₂，CO物質的量為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根據C元素化合價變化可知轉移電子為0.1mol×2=0.2mol；由圖可知4mol CO反應時放出熱量為a kJ，則0.1mol CO反應放出的熱量為a kJ×$\frac{0.1mol}{4mol}$=0.025a kJ，
故答案為：0.025a；
（3）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574KJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若1mol CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為867KJ，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867KJ•mol^-1，則（-574KJ•mol^-1+△H₂）×$\frac{1}{2}$=-867KJ•mol^-1，
解得△H₂=-1160KJ/mol，
故答案為：-1160KJ/mol．

點評 本題考查反應熱有關計算、熱化學方程式書寫等，注意對蓋斯定律理解與靈活應用．