Question

5．近幾年來關(guān)于氮污染的治理倍受關(guān)注．
（1）三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽車尾氣中的CO、C_xH_y、NO_x三種成分的凈化，其催化劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖1所示，化合物X中含有NO₃^-

②①在圖示的轉(zhuǎn)化中，被還原的元素是N、O，X的化學(xué)式為Ba（NO₃）₂．
某新技術(shù)（SCR技術(shù)）可使NO_x與NH₃的直接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化．當(dāng)NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為4：1時(shí)，寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式8NH₃+8NO+2NO₂=9N₂+12H₂O．
（2）利用NH₃的還原性可消除氮氧化物的污染，相關(guān)熱化學(xué)方程式如下：
H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=+44.0kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₂=+229.3kJ•mol^-1
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H₃=-906.5kJ•mol^-1
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₄  則△H₄=-2317.0 kJ•mol^-1
（3）加入過量次氯酸鈉可使廢水中NH₄⁺ 完全轉(zhuǎn)化為N₂，而本身被還原為NaCl．
①寫出上述反應(yīng)的離子方程式：2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O．
②若處理廢水產(chǎn)生了0.448L N₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則需消耗濃度為0.5mol•L^-1的次氯酸鈉的體積為120mL．
（4）某工業(yè)廢水中含有毒性較大的CN^-，可用電解法將其轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂，裝置如圖2所示．氣體甲是H₂（寫化學(xué)式），電解池中生成N₂的電極反應(yīng)式為2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合價(jià)降低為氧化劑被還原判斷；氮的氧化物與BaO結(jié)合生成Ba（NO₃）₂；
根據(jù)NO_x與NH₃的直接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化，則生成氮?dú)夂退�，�?jù)此書寫方程式；
（2）H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=44.0kJ•mol^-1 （i）
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₂=229.3kJ•mol^-1 （ii）
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H₃=-906.5kJ•mol^-1 （iii）
由蓋斯定律可知（iii）-（ii）×5-（i）×6得：4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）；
（3）①根據(jù)次氯酸鈉氧化廢水中NH₄⁺ 完全轉(zhuǎn)化為N₂，而本身被還原為NaCl結(jié)合得失電子守恒配平方程式；
②根據(jù)反應(yīng)的離子方程式進(jìn)行計(jì)算；
（4）由裝置如圖3所示，左邊為陽極為CN^-失電子生成氮?dú)獾姆磻?yīng)，右邊為陰極為氫離子得電子生成氫氣的反應(yīng)，據(jù)此分析．

解答 解：（1）在圖1所示的轉(zhuǎn)化中N、O化合價(jià)降低為氧化劑被還原；氮的氧化物與BaO結(jié)合生成Ba（NO₃）₂，所以X為Ba（NO₃）₂；因?yàn)镹O_x與NH₃的直接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化，則生成氮?dú)夂退�，所以�?dāng)NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為4：1時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH₃+8NO+2NO₂=9N₂+12H₂O；
故答案為：N、O；Ba（NO₃）₂；8NH₃+8NO+2NO₂=9N₂+12H₂O；
（2）H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=44.0kJ•mol^-1 （i）
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₂=229.3kJ•mol^-1 （ii）
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H₃=-906.5kJ•mol^-1 （iii）
（iii）-（ii）×5-（i）×6得：4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l），故△H₄=-906.5-（229.3×5）-（44×6）=-2317.0 kJ•mol^-1，
故答案為：-2317.0 kJ•mol^-1；
（3）①因?yàn)榇温人徕c氧化廢水中NH₄⁺ 完全轉(zhuǎn)化為N₂，而本身被還原為NaCl，根據(jù)得失電子守恒，離子方程式為2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O，
故答案為：2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O；
②由2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O得，處理廢水產(chǎn)生了0.448L即$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol N₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則需消耗濃度為0.5mol•L^-1的次氯酸鈉的體積為$\frac{0.02×3}{0.5}$×1000ml=120ml，
故答案為：120；
（4）由裝置如圖3所示，左邊為陽極為CN^-失電子生成氮?dú)獾姆磻?yīng)，又溶液成堿性，所以反應(yīng)式為：2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；右邊為陰極為氫離子得電子生成氫氣的反應(yīng)，所以甲為氫氣，
故答案為：H₂；2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氧化還原反應(yīng)、蓋斯定律的應(yīng)用、電解池的原理的應(yīng)用，題目難度中等，明確蓋斯定律的應(yīng)用方法以及從化合價(jià)的角度分析氧化還原反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．