Question

10．氮氧化物廢氣是一種毒性很大的黃煙，不經(jīng)治理通過(guò)煙囪排放到大氣中，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來(lái)較大的威脅．工業(yè)生產(chǎn)硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設(shè)不含N₂O₄），常見(jiàn)處理法有：
（1）可用氨催化吸收法處理NO_x，反應(yīng)原理如下：4xNH₃+6NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$（2x+3）N₂+6xH₂O
某化學(xué)興趣小組模擬該處理過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1

①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
②裝置D中堿石灰的作用是除去氣體中含有的水蒸氣．
（2）用Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應(yīng)．
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂　   （Ⅰ）
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂�。á颍�
①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，x的值不可能是D（填字母）．
A．1.9　　　B．1.7　　　C．1.5    D．1.3
②用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂（全部逸出）時(shí)，吸收液質(zhì)量就增加44g，則NO_x中的x值為1.875．
（3）用固體氧化物電解池通過(guò)電解方式分解NO_x．當(dāng)以Pt作電極時(shí)，固體氧化物電解池還原NO示意圖如圖2．
298K時(shí)，有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，（化學(xué)反應(yīng)消耗的電能占總電能的80%）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	B極氣體	電路中通過(guò)電子	消耗總電能	生成N2
實(shí)驗(yàn)1	NO	1mol	a KJ	0.25mol
實(shí)驗(yàn)2	NO和空氣 （不考慮NO2）	1mol	a KJ	0.09mol

（實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均為多次平行試驗(yàn)的平均值）
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)組1數(shù)據(jù)，NO分解的熱化學(xué)方程式2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=+3.2akJ•mol^-1
②實(shí)驗(yàn)組2明顯比實(shí)驗(yàn)組1生成的N₂少，其原因用電極反應(yīng)式表示為O₂+4e^-=2O^2-或2NO₂+8e^-=4O^2-+N₂．

Answer 1

分析 （1）用A裝置制取氨氣，B裝置制取氮氧化物，C裝置中氨氣和氮氧化物充分混合均勻，通過(guò)D干燥氣體，E裝置中氮氧化物和氨氣在催化劑、加熱條件下反應(yīng)生成氮?dú)�，濃硫酸具有酸性和吸水性，能吸收堿性氣體和水蒸氣；
 ①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣；
②堿石灰具有吸水性；
（2）①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO）；
②利用差量法計(jì)算NO、NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計(jì)算x值；
（3）①生成0.25mol氮?dú)夥懦龅臒崃繛?.8akJ，則生成1mol氮?dú)夥懦龅臒崃繛?.2kJ，據(jù)此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
②氧氣或二氧化氮分解需要消耗能量．

解答 解：（1）用A裝置制取氨氣，B裝置制取氮氧化物，C裝置中氨氣和氮氧化物充分混合均勻，通過(guò)D干燥氣體，E裝置中氮氧化物和氨氣在催化劑、加熱條件下反應(yīng)生成氮?dú)�，濃硫酸具有酸性和吸水性，能吸收堿性氣體和水蒸氣；
 ①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②堿石灰具有吸水性，所以D裝置作用是除去氣體中含有的水蒸氣，故答案為：除去氣體中含有的水蒸氣；（2）①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO），當(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1時(shí)x值最小，x最小值為$\frac{2+1}{2}$=1.5，因?yàn)榛煊蠳O，所以x最大值＜2，故x的取值范圍為1.5≤x＜2，所以x的值不可能是1.3，故選D；
②設(shè)由NO₂和純堿反應(yīng)產(chǎn)生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂為bmol，
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂   質(zhì)量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 質(zhì)量增加
                     1mol△m=32g
                     bmol     32bg，
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=1}\\{48a+32b=44}\end{array}\right.$
解得a=0.75mol，b=0.25mol，
n（NO₂）=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n（NO）=0.25mol
x=$\frac{0.25mol×1+1.75mol×2}{0.25mol+1.75mol}$=1.875，
故答案為：1.875；
（3）①生成0.25mol氮?dú)夥懦龅臒崃繛?.8akJ，則生成1mol氮?dú)夥懦龅臒崃繛?.2kJ，所以其熱化學(xué)方程式為：2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=+3.2akJ/mol，
故答案為：2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=+3.2akJ/mol；
②氧氣或二氧化氮分解需要消耗能量，導(dǎo)致消耗相同的能量時(shí)生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量較少，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-=2O ^2-或2NO₂+8e^-=4O^2-+N₂，
故答案為：O₂+4e^-=2O ^2-或2NO₂+8e^-=4O^2-+N₂．

點(diǎn)評(píng) 本題以氮氧化物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（2）題的計(jì)算及（3）題電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，注意原子守恒的靈活運(yùn)用，題目難度中等．