Question

【題目】人類向大氣中排放的NOx對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生危害，脫除NOx是科學(xué)家研究的重要課題。

(1) NOx對(duì)環(huán)境的一種危害是____。

(2) NH3還原法可將NOx還原為N2進(jìn)行脫除。

已知：

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+180kJ/mol

寫(xiě)出NH3還原NO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：____。

(3)堿性KMnO4氧化法也可將NOx進(jìn)行脫除。

①用KMnO4(NaOH)溶液進(jìn)行煙氣中NO的脫除，將該離子方程式補(bǔ)充完整。____NO+____MnO4-+____=NO2-+3NO3-+__MnO42-+______

②下列敘述正確的是____(填字母序號(hào))。

A．將脫除后的混合溶液進(jìn)行分離可獲得氮肥

B．反應(yīng)后混合溶液中：c( MnO4-)+2c(MnO42-)=c(K+)

C．在不同酸堿性條件下，KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物可能不同

③在實(shí)驗(yàn)室用KMnO4 ( NaOH)溶液對(duì)模擬煙氣中的NO進(jìn)行脫除。若將標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 L含NO體積分?jǐn)?shù)為10%的模擬煙氣進(jìn)行處理，假設(shè)NO最終全部轉(zhuǎn)化為NO3-，理論上需要KMnO4的質(zhì)量為____g(KMnO4摩爾質(zhì)量為158 g·mol-l)。

(4)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脫除NO的過(guò)程如下圖所示。

①該脫除過(guò)程中，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為 ___能。

②在酸性水溶液中，光催化脫除原理和電化學(xué)反應(yīng)原理類似。g-C3N4端的反應(yīng)：O2+2H++2e-=H2O2；Pl端的反應(yīng)： ___；NO2最終轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式：___________。

Answer 1

【答案】酸雨、光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層（汽車(chē)尾氣產(chǎn)生空氣污染、霧霾，合理給分） 4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-2070kJ·mol-1 4 10 14OH- 10 7H2O AC 474 化學(xué) P1端的反應(yīng)：NO-2e-+H2O=NO2+2H+ NO2最終轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式：2NO2+H2O2=2HNO3

【解析】

(1) NOx對(duì)環(huán)境的危害有：NOx是產(chǎn)生酸雨（硝酸型酸雨）的一種污染源；是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的污染源；NOx能破壞臭氧層等，

故答案為：酸雨或光化學(xué)煙霧或破壞臭氧層；

(2)已知：①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H1=-1530kJ/mol，

②N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+180kJ/mol，

①-②3得：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-1530 kJ/mol-180kJ/mol3=-2070kJ·mol-1，

故答案為：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-2070kJ·mol-1；

(3)①反應(yīng)中MnO4-→MnO42-，錳元素化合價(jià)從+7價(jià)降到+6價(jià)，NO→NO2-，氮元素化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，NO→NO3-，氮元素化合價(jià)從+2價(jià)升高到+5價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，所配系數(shù)為：4NO+10MnO4-+____=NO2-+3NO3-+10MnO42- +______，

根據(jù)電荷守恒，結(jié)合溶液為堿性溶液，反應(yīng)物缺項(xiàng)為OH-，且系數(shù)為14；根據(jù)原子守恒，可確定生成物中的缺項(xiàng)為水且系數(shù)為7，

故答案為：4；10；14OH-；10；7H2O；

②A．由方程式可知，脫除反應(yīng)后生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，分離后可獲得氮肥，故A正確；

B．根據(jù)原子守恒，KMnO4中n(K)=n(Mn)，所以反應(yīng)后混合溶液中：c( MnO4-)+c(MnO42-)=c(K+)，故B錯(cuò)誤；

C．溶液的酸堿性對(duì)氧化劑的氧化性有影響，所以在不同酸堿性條件下，KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)的產(chǎn)物可能不同，故C正確；

故答案為：AC；

③根據(jù)得失電子守恒，得出關(guān)系式：NO~3KMnO4。標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 L含NO體積分?jǐn)?shù)為10%的NO的物質(zhì)的量為224L×10%÷22.4L/mol=1mol，則需要KMnO4的質(zhì)量為：1mol158g/mol=474g，

故答案為：474；

(4)①由圖可知，在光催化條件下，NO發(fā)生氧化反應(yīng)最終生成HNO3，在此過(guò)程中，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，

故答案為：化學(xué)；

②由圖可知，該光催化脫除原理為原電池原理，其中g-C3N4端為原電池正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)：O2+2H++2e-=H2O2；則Pl端為原電池負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為 NO-2e-+H2O=NO2+2H+；NO2和H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成HNO3，化學(xué)方程式：2NO2+H2O2=2HNO3，

故答案為：NO-2e-+H2O=NO2+2H+；2NO2+H2O2=2HNO3。