Question

SO₂、NO_x是重要的空氣污染源，必須經過處理后才能排放．一種工業尾氣含SO₂、O₂、N₂和CO₂，某同學采用圖示裝置來測定該尾氣中SO₂的含量．
（1）實驗過程中將觀察到的現象是

 

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（2）若該測定實驗在標準狀況下進行，且已知酸性高錳酸鉀溶液的體積和濃度．現要通過上述裝置測定尾氣中SO₂的體積分數，實驗過程中，在已知尾氣流速（恒定）的情況下，還需測定的數據是

 

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（3）有專家提出：利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下將SO₂氧化為SO₄^2-而實現SO₂的處理（總反應為2SO₂+O₂+2H₂O═2H₂SO₄）．已知，尾氣通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液時，一個反應為4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，另一反應的離子方程式為

 

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（4）處理NO_x的一種方法是利用甲烷催化還原NO_x．已知：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-1160kJ?mol^-1
則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學方程式為：

 

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Answer 1

分析：（1）二氧化硫具有還原性，可以被高錳酸鉀氧化；
（2）根據標準狀況下二氧化硫和高錳酸鉀的量之間的關系以及氣體的流速和氣體的體積、時間之間的關系來回答；
（3）三價鐵離子具有氧化性，二氧化硫具有還原性，二者之間可以發生氧化還原反應；
（4）根據蓋斯定律計算化學反應的焓變，并書寫熱化學方程式．

解答：解：（1）二氧化硫具有還原性，可以被高錳酸鉀氧化，所以當尾氣通過高錳酸鉀溶液時會看到紫紅色退去，
故答案為：酸性高錳酸鉀溶液的紫紅色逐漸褪去；
（2）根據標準狀況下二氧化硫和高錳酸鉀的量之間的關系可以計算二氧化硫的體積，氣體的流速×高錳酸鉀溶液退色的時間=氣體的體積，所以還需測定的數據是溶液退色的時間，
故答案為：溶液退色的時間；
（3）三價鐵離子具有氧化性，二氧化硫具有還原性，二者之間可以發生氧化還原反應，即SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（4）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-1160kJ?mol^-1
由蓋斯定律（①+②）×

1

2

得到CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-867kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-867kJ?mol^-1．

點評：本題考查學生二氧化硫的化學性質以及熱化學方程式的書寫以及蓋斯定律的應用知識，注意知識之間的聯系，難度不大．