Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環境問題，科研工作者正在研究用各種化學方法來消除這些物質對環境的影響。

(1)已知：2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH1＝－221 kJ·molˉ1

4Al(g)＋3O2(g) =2Al2O3(s) ΔH2＝－3351 kJ·molˉ1

2Al(g)＋N2(g)=2AlN(s) ΔH3＝－318 kJ·molˉ1

碳熱還原Al2O3合成 AlN 的總熱化學方程式是___________________；

(2) “亞硫酸鹽法”吸收煙氣中的SO2，室溫條件下，將煙氣通入(NH4)2SO3溶液中，測得溶液pH與含硫組分物質的量分數的變化關系如圖所示。

請寫出a點時n(HSO3-)∶n(H2SO3)=______，b點時溶液pH=7，則n(NH4+)∶n(HSO3-)=______；

(3)催化氧化法去除NO，一定條件下，用NH3消除NO污染，其反應原理為：4NH3+6NO5N2+ 6H2O。不同溫度條件下，n(NH3):n(NO)的物質的量之比分別為4∶l、3∶l、1∶3時，得到NO脫除率曲線如圖所示：

①請寫出N2的電子式________；

② 曲線c對應NH3與NO的物質的量之比是______；

③曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg·m-3，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脫除速率為___________mg·m-3·s-1；

(4)間接電化學法可除NO。其原理如上右圖所示，寫出電解池陰極的電極反應式(陰極室溶液呈酸性)__________________。

Answer 1

【答案】Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)═2AlN(s)+3CO（g）△H=+1026kJ/mol 1：1 3：1 1：3 1.5×10-4 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O

【解析】

(1)2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H1=-221kJ/mol ①

4Al(g)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H2=-3351kJ/mol ②

2Al(g)+N2(g)=2AlN(s) △H3=-318kJ/mol ③

將方程式(3①-②)×1/2+③得Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)═2AlN(s)+3CO(g)，△H=[3(-221kJ/mol)-(-3351kJ/mol)]×1/2+(-318 kJ/mol)=+1026kJ/mol，

(2)根據圖知，a點溶液中c(HSO3-)=c(H2SO3)，溶液體積相同，所以存在n(HSO3-):c(H2SO3)=1：1；b點溶液中c(HSO3-)=c(SO32-)=1，溶液中存在電荷守恒c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-)=c(NH4+)+c(H+)，溶液的pH=7，則c(OH-)=c(H+)，則c(HSO3-)+2c(SO32-)=c(NH4+)，溶液體積相同，所以n(NH4+)：n(HSO3-)=3：1，

故答案為：1：1；3：1；

(3)①氮氣分子中N原子之間共用3個電子對，每個N原子含有1個孤電子對，電子式為；

②氨氣的物質的量越多，NO的去除率越大，c曲線中NO脫除率最低，說明NO的物質的量最多，則n(NH3)：n(NO)=1：3；

③曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mgm-3，NO的脫除率由0.55轉化為0.75，A到B點NO脫除的物質的量濃度=6×10-4mgm-3×（0.75-0.55）=1.2×10-4mgm-3，該時間段內NO的脫除速率=mgm-3s-1=1.5×10-4mgm-3s-1；

(4)根據圖知，陰極上進入的離子是HSO3-，出去的離子為S2O42-，電極反應式為2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O。