Question

10．氮氧化物廢氣是一種毒性很大的黃煙，不經(jīng)治理通過煙囪排放到大氣中，對生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來較大的威脅．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），常見處理法有：
（1）可用氨催化吸收法處理NO_x，反應原理如下：4xNH₃+6NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$（2x+3）N₂+6xH₂O
某化學興趣小組模擬該處理過程的實驗裝置如圖1

①裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為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．
NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂　   （Ⅰ）
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂�。á颍�
①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，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（標準狀況）CO₂（全部逸出）時，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電解方式分解NO_x．當以Pt作電極時，固體氧化物電解池還原NO示意圖如圖2．
298K時，有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下，（化學反應消耗的電能占總電能的80%）

實驗序號	B極氣體	電路中通過電子	消耗總電能	生成N2
實驗1	NO	1mol	a KJ	0.25mol
實驗2	NO和空氣 （不考慮NO2）	1mol	a KJ	0.09mol

（實驗所得數(shù)據(jù)均為多次平行試驗的平均值）
①根據(jù)實驗組1數(shù)據(jù)，NO分解的熱化學方程式2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=+3.2akJ•mol^-1
②實驗組2明顯比實驗組1生成的N₂少，其原因用電極反應式表示為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、加熱條件下反應生成氮氣，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生成氨氣；
②堿石灰具有吸水性；
（2）①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO）；
②利用差量法計算NO、NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計算x值；
（3）①生成0.25mol氮氣放出的熱量為0.8akJ，則生成1mol氮氣放出的熱量為3.2kJ，據(jù)此書寫熱化學方程式；
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、加熱條件下反應生成氮氣，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生成氨氣，反應方程式為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NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），當n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為$\frac{2+1}{2}$=1.5，因為混有NO，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和純堿反應產(chǎn)生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應產(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氮氣放出的熱量為0.8akJ，則生成1mol氮氣放出的熱量為3.2kJ，所以其熱化學方程式為：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，導致消耗相同的能量時生成氮氣的物質(zhì)的量較少，電極反應式為：O₂+4e^-=2O ^2-或2NO₂+8e^-=4O^2-+N₂，
故答案為：O₂+4e^-=2O ^2-或2NO₂+8e^-=4O^2-+N₂．

點評 本題以氮氧化物為載體考查了物質(zhì)間的反應，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點是（2）題的計算及（3）題電極反應式的書寫，注意原子守恒的靈活運用，題目難度中等．