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，能同時實現(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，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化．當NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為4：1時，寫出發(fā)生反應的化學方程式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（標準狀況），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（寫化學式），電解池中生成N₂的電極反應式為2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合價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，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化，則生成氮氣和水，據(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)反應的離子方程式進行計算；
（4）由裝置如圖3所示，左邊為陽極為CN^-失電子生成氮氣的反應，右邊為陰極為氫離子得電子生成氫氣的反應，據(jù)此分析．

解答 解：（1）在圖1所示的轉(zhuǎn)化中N、O化合價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；因為NO_x與NH₃的直接反應，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化，則生成氮氣和水，所以當NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為4：1時，發(fā)生反應的化學方程式為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因為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，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（標準狀況），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^-失電子生成氮氣的反應，又溶液成堿性，所以反應式為：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，所以甲為氫氣，
故答案為：H₂；2CN^-+12OH^--10e^-=2CO₃^2-+N₂↑+6H₂O．

點評 本題考查了氧化還原反應、蓋斯定律的應用、電解池的原理的應用，題目難度中等，明確蓋斯定律的應用方法以及從化合價的角度分析氧化還原反應是解題的關(guān)鍵，側(cè)重于考查學生的分析能力、計算能力和對基礎知識的綜合應用能力．