Question

20．SO₂和NO_x都是大氣污染物．
（1）汽車排放的尾氣中含CO和NO，汽車發動機工作時產生的NO和CO可通過催化轉化器轉化為兩種無污染的氣體，該反應的化學方程式是2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂．
（2）采取還原法，用炭粉可將氮氧化物還原．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
則反應C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-574.1kJ•mol^-1．
（3）將NO₂變成無害的N₂要找到適合的物質G與適當的反應條件，G應為還原劑（填寫“氧化劑”或“還原劑”）．下式中X必須為無污染的物質，系數n可以為0．
NO₂+G$\stackrel{催化劑}{→}$N₂+H₂O+nX （未配平的反應式）．
下列化合物中，滿足上述反應式中的G是ad（填寫字母）．
a．NH₃ b．CO₂ c．SO₂ d．CH₃CH₂OH
（4）利用氨水可以將SO₂和NO₂吸收，原理如圖1所示：NO₂被吸收的離子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺．
（5）利用圖2所示裝置（電極均為惰性電極）也可吸收SO₂，并用陰極排出的溶液吸收NO₂．
①b極的電極反應式為2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．
②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO₂，使其轉化為無害氣體，同時有SO₃^2-生成．該反應離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據CO和NO₂通過催化轉化器將其轉化為無污染的兩種氣體是氮氣和二氧化碳進行解答；
（2）根據蓋斯定律，一個反應無論是一步完成還是分為幾步完成，其熱效應是相同的，據此分析；
（3）根據氧化還原反應中氧化劑和還原劑的特點結合常見的氧化劑和還原劑來回答；
（4）根據圖示可知，二氧化硫溶于氨水后得到的HSO₃^-與二氧化氮發生氧化還原反應，據此寫出離子方程式；
（5）①b極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-；
②依據在堿性條件下，陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發生反應生成氮氣．

解答 解：（1）CO和NO₂通過催化轉化器將其轉化為無污染的兩種氣體是氮氣和二氧化碳，反應為2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂，
故答案為：2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂；
（2）根據蓋斯定律，一個反應無論是一步完成還是分為幾步完成，其熱效應是相同的，已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1 ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1  ②
將②-①可得：C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1-180.6kJ•mol^-1=-574.1KJ/mol，故答案為：-574.1；
（3）將NO₂變成無害的N₂中，氮元素的化合價降低了，二氧化氮做氧化劑，需要加入還原劑，在下列四種物質：a．NH₃ b．CO₂ c．SO₂ d．CH₃CH₂OH中，能被二氧化氮氧化具有還原性的物質有乙醇和NH₃，故答案為：還原劑；ad；
（4）氨水可以將SO₂和NO₂同時吸收處理，二氧化硫與氨水反應生成亞硫酸氫根離子，NO₂被吸收的離子方程式是2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2NO₂+4HSO₃^-=N₂+4SO₄^2-+4H⁺．
（5）①依據圖示可知，陰極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-，陰極區發生反應2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；
②陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發生反應，S₂O₄^2-中硫元素由+3價，變為硫酸根中硫元素為+4價，S₂O₄^2-被氧化是還原劑；二氧化氮中的氮元素化合價為+4價變為氮氣0價，二氧化氮被還原為氧化劑，依據原子守恒和得失電子守恒可得，發生的離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O，
故答案為：4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O；

點評 本題考查蓋斯定律的應用、氧化還原反應反應的分析以及電解原理的分析應用等，比較綜合，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力．