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(fā)動機工作時產(chǎn)生的NO和CO可通過催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為兩種無污染的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2CO₂+N₂．
（2）采取還原法，用炭粉可將氮氧化物還原．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.6kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
則反應(yīng)C（s）+2NO（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-574.1kJ•mol^-1．
（3）將NO₂變成無害的N₂要找到適合的物質(zhì)G與適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，G應(yīng)為還原劑（填寫“氧化劑”或“還原劑”）．下式中X必須為無污染的物質(zhì)，系數(shù)n可以為0．
NO₂+G$\stackrel{催化劑}{→}$N₂+H₂O+nX （未配平的反應(yīng)式）．
下列化合物中，滿足上述反應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)化為無害氣體，同時有SO₃^2-生成．該反應(yīng)離子方程式為4S₂O₄^2-+2NO₂+8OH^-═8SO₄^2-+N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)CO和NO₂通過催化轉(zhuǎn)化器將其轉(zhuǎn)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(jù)蓋斯定律，一個反應(yīng)無論是一步完成還是分為幾步完成，其熱效應(yīng)是相同的，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑的特點結(jié)合常見的氧化劑和還原劑來回答；
（4）根據(jù)圖示可知，二氧化硫溶于氨水后得到的HSO₃^-與二氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，據(jù)此寫出離子方程式；
（5）①b極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-；
②依據(jù)在堿性條件下，陰極排出的溶液為S₂O₄^2-，二氧化氮與其發(fā)生反應(yīng)生成氮氣．

解答 解：（1）CO和NO₂通過催化轉(zhuǎn)化器將其轉(zhuǎn)化為無污染的兩種氣體是氮氣和二氧化碳，反應(yīng)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(jù)蓋斯定律，一個反應(yīng)無論是一步完成還是分為幾步完成，其熱效應(yīng)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(zhì)：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(zhì)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(yīng)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(jù)圖示可知，陰極上HSO₃^-得電子生成S₂O₄^2-，陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)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(fā)生反應(yīng)，S₂O₄^2-中硫元素由+3價，變?yōu)榱蛩岣�中硫元素�?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?yōu)榈獨?價，二氧化氮被還原為氧化劑，依據(jù)原子守恒和得失電子守恒可得，發(fā)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(yīng)用、氧化還原反應(yīng)反應(yīng)的分析以及電解原理的分析應(yīng)用等，比較綜合，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．