Question

氮氧化物是造成空氣污染和霧霾天氣的原因之一．
（1）可用NH₃還原氮氧化物：NH₃+NO+NO₂→N₂+H₂O（未配平），已知1mol NO₂和一定量的NO共消耗4molNH₃，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為

 

，參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量為

 

．
（2）可用甲烷催化還原氮氧化物．
CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）   K₁△H₁
CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）     K₂△H₂
則CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2₂O（g）△H=

 

（用△H₁、△H₂表示），該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K=

 

（用K₁、K₂表示）
（3）將CO和NO₂通過燃料電池轉(zhuǎn)化為CO₂和N₂，可實現(xiàn)除污和發(fā)電，該電池以Na₂O為電解質(zhì)，在熔融狀態(tài)下傳導(dǎo)O^2-，其正極電極反應(yīng)式為

 

．
（4）如圖所示，用電解方法消除酸性廢水中的NO₃^-，電源正極為

 

（填“a”或“b”），陰極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,氧化還原反應(yīng)的計算,化學平衡常數(shù)的含義

專題：

分析：（1）NH₃中的氮由-3價變?yōu)?價，1mol的氮轉(zhuǎn)移3mol的電子；根據(jù)得失電子守恒分析解答；
（2）根據(jù)蓋斯定律分析解答；根據(jù)平衡常數(shù)表達式書寫；
（3）正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價降低，由此分析；
（4）根據(jù)圖象知，硝酸根離子得電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮氣，所a為正極，以此解答該題．

解答： 解：（1）NH₃中的氮由-3價變?yōu)?價，1mol的氮轉(zhuǎn)移3mol的電子，所以消耗4molNH₃，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12N_A；根據(jù)得失電子守恒，1mol NO₂的得到4mol的電子，還需4mol的NO得到8mol的電子，故答案為：12N_A；4mol；
（2）CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）①；CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）②，目標反應(yīng)為：

①+②

2

，所以△H=

△H1+△H2

2

，K=

K1×K2

，故答案為：

△H1+△H2

2

；

K1×K2

；
（3）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氮元素化合價降低，所以電極反應(yīng)式為：2NO₂+8e^-=N2+4O^2-，故答案為：2NO₂+8e^-=N2+4O^2-；
（4）根據(jù)圖象知，硝酸根離子得電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮氣，所以a為正極，陰極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案為：a；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

點評：本題考查了電解原理，明確陰陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)及離子移動方向、陰陽極的判斷方法等知識點即可解答，難點是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．