Question

10．霧霾天氣嚴重影響人們的生活健康，治理污染是化學(xué)工作者義不容辭的職責(zé)，因而對SO₂、NOx等進行研究其有重要意義．
請根據(jù)以下信息回答有關(guān)問題：
I．NOx是汽車尾氣的主要污染物之一．
（1）汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如下：

該反應(yīng)的△H=+（a+b-2c）kJ/mol．
（2）科學(xué)家通過實驗發(fā)現(xiàn)，在紫外線照射下TiO₂會使空氣中的某些分子產(chǎn)生活性基團OH，并且活性基團OH可與NO₂、NO發(fā)生反應(yīng)生成硝酸和水．根據(jù)圖1示，請寫出OH與NO反應(yīng)的化學(xué)方程式NO+3OH=HNO₃+H₂O．

（3）電解法可將工業(yè)廢氣中含有的NO₂消除．原理是先將NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄，然后電解得到N₂O₅（常溫下為無色固體，常做綠色硝化劑）．電解原理如圖2所示，該電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)式是N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
Ⅱ．工業(yè)上采取多種措施減少SO₂的排放．
（4）碘循環(huán)工藝具體流程如圖：

①用化學(xué)方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI．
②在HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H2的目的是HI的分解為可逆反應(yīng)，分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進行．
③該工藝流程的優(yōu)點有既能吸收SO₃降低污染，又能制得氫氣和硫酸，反應(yīng)器中生成的可以循環(huán)使用．
（5）噴霧干燥法脫硫是除去SO₂的常見方法，先將含SO₂的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收，吸收液中c（Ca²⁺ ）一直保持為0.70mol/L，則吸收液中的c（SO₄^2-）為2.0×10^-7mol/L．[已知該溫度下，K_sp （CaSO₃）=1.4×10^-7]．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱=吸收的能量-放出的能量，根據(jù)能量變化圖計算反應(yīng)熱，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫規(guī)則書寫；
（2）圖象可知NO、NO₂均被OH氧化為HNO₃，依據(jù)原子守恒得到；
（3）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成；
（4）①從流程圖可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI；
②HI分解是可逆反應(yīng)，分離出氫氣有利于平衡正向移動；
③流程分析可知污染氣體被吸收制備得到氫氣和硫酸，反應(yīng)過程中物質(zhì)也可以循環(huán)使用；
（5）根據(jù)硫酸鈣的溶度積常數(shù)表達式Ksp（CaSO₃）=c（Ca²⁺）•c（SO₃^2-）進行計算．

解答 解：（1）根據(jù)圖示可知，該反應(yīng)的反應(yīng)熱=（a+b）kJ/mol-2×ckJ/mol，所以該熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+（a+b-2c）kJ/mol，
故答案為：+（a+b-2c）kJ/mol；
（2）由圖象可知NO、NO₂均被OH氧化為HNO₃，依據(jù)原子守恒得到，NO+3OH═HNO₃+H₂O，
故答案為：3OH+NO═HNO₃+H₂O；
（3）從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽極區(qū)生成，Pt（甲）為陽極，電極反應(yīng)式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（4）①從流程圖可知，在反應(yīng)器中，I₂氧化SO₂，生成硫酸和HI，反應(yīng)方程式為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI，
故答案為：SO₂+I₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI；
②HI分解為可逆反應(yīng)，及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進行，
故答案為：HI分解為可逆反應(yīng)，及時分離出產(chǎn)物H₂，有利于反應(yīng)正向進行．
③該工藝流程的優(yōu)點有：既能吸收SO₃降低污染，又能制得氫氣和硫酸，反應(yīng)器中生成的可以循環(huán)使用，
故答案為：既能吸收SO₃降低污染，又能制得氫氣和硫酸，反應(yīng)器中生成的可以循環(huán)使用；
（5）根據(jù)硫酸鈣的溶度積常數(shù)表達式Ksp（CaSO₃）=c（Ca²⁺）•c（SO₃^2-）可知，c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{1.4×1{0}^{-7}}{0.7}$mol/L=2.0×10^-7mol/L，c（SO₃^2-）=c（SO₄^2-）=2.0×10^-7mol/L，
故答案為：2.0×10^-7mol/L．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式焓變計算、電解原理分析和電極反應(yīng)書寫、化學(xué)平衡影響因素、Ksp相關(guān)計算等，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．