Question

【題目】研究和開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用及水體污染的治理是化學(xué)工作者研究的重要課題。

（1）水體常見污染物之一的氨氮主要指游離氨或銨鹽，可以通入一定量的氯氣，利用產(chǎn)生的HClO除去。已知： NH4+＋HClO=NH2Cl＋H＋＋H2O；ΔH＝a kJ·mol－1

NH4+＋4HClO=NO3- ＋6H＋＋4Cl－＋H2O；ΔH＝b kJ·mol－1。

2NH2Cl＋HClO=N2＋H2O＋3H＋＋3Cl－；ΔH＝c kJ·mol－1

則2NH4+＋3HClO=N2＋3H2O＋5H＋＋3Cl－；ΔH＝_____ kJ·mol－1

（2）將CO2與金屬鈉組合設(shè)計成Na－CO2電池，很容易實現(xiàn)可逆的充、放電反應(yīng)，該電池反應(yīng)為4Na＋3CO22Na2CO3＋C。放電時當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時被還原的CO2的質(zhì)量為_____；充電時，陽極的反應(yīng)式為________

（3）廢水中重金屬離子常用沉淀法除去，已知Ksp(NiS)＝1.1×10－21，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)：鎳低于1.1×10－5 mol·L－1，銅低于7.8×10－5 mol·L－1。則需要控制溶液中S2－的濃度不低于_____________mol·L－1。

（4）NO易被O2氧化為NO2。其他條件不變時，NO的氧化率α（NO）與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示（p1線在p2的上方）則p1__p2（填“＞”、“＜”或“=”）；溫度高于800℃時，α（NO）幾乎為0的原因是____

（5）環(huán)境中的有害物質(zhì)常通過轉(zhuǎn)化為CO2來降低污染，TiO2是一種性能優(yōu)良的半導(dǎo)體光催化劑，能有效地將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2等小分子物質(zhì)。下圖2為在TiO2的催化下，O3降解CH3CHO的示意圖，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

（6）用新型鈦基納米PbO2作電極可將苯、酚類等降解為CO2 和H2O。該電極可通過下面過程制備：將鈦基板用丙酮浸泡后再用水沖洗，在鈦板上鍍上一層鋁膜。用它做陽極在草酸溶液中電解，一段時間后，鋁被氧化為氧化鋁并同時形成孔洞。再用Pb(NO3)2溶液處理得納米PbO2，除去多余的氧化鋁，獲得鈦基納米PbO2電極。電解時，電流強(qiáng)度和基板孔洞深度隨時間變化如上圖3所示，氧化的終點(diǎn)電流強(qiáng)度突然增加，其可能的原因是____。

Answer 1

【答案】2a+c 11g C-4e-+2CO32-=3CO2↑ 10-16mol/L ＞ NO2在高溫時分解了 3CH3CHO+5O3=6CO2+6H2O 鋁氧化完成時形成的孔洞到達(dá)金屬鈦表面，鈦的導(dǎo)電性強(qiáng)，所以電流突然增加

【解析】

（1）①NH4++HClO═NH2Cl+H++H2O△H=a kJ·mol﹣1；②2NH2Cl+HClO═N2+H2O+3H++3Cl﹣△H=c kJ·mol﹣1，根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計算；

（2）放電時為原電池，二氧化碳?xì)怏w被還原，根據(jù)4Na＋3CO22Na2CO3＋C反應(yīng)可知，CO2→C，價態(tài)降低4價，轉(zhuǎn)移電子為4e-，據(jù)此進(jìn)行計算；充電時為電解池，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，碳被氧化為二氧化碳，據(jù)此寫出陽極的反應(yīng)式；

（3）Ksp（NiS）=c（Ni2+）c（S2﹣）=1.1×10﹣21，可以求出c（S2﹣），Ksp（CuS）=c（Cu2+）c（S2﹣）=1.3×10﹣36，求出c（S2﹣），據(jù)此進(jìn)行分析；

（4）根據(jù)圖像分析，溫度相同時p1的一氧化氮的轉(zhuǎn)化率大，所以增大壓強(qiáng)平衡正向移動，α（NO）幾乎為0的原因是NO2幾乎完全分解；

（5）臭氧和乙醛在紫外線的作用下生成二氧化碳和水，據(jù)此寫出方程式；

（6）電解時，電流強(qiáng)度和基板孔洞深度隨時間如圖所示，氧化的終點(diǎn)電流突然增加的原因是鋁氧化完成時，形成的孔洞到達(dá)金屬鈦表面，鈦的導(dǎo)電性強(qiáng)，所以電流突然增加。

（1）①NH4++HClO═NH2Cl+H++H2O△H=a kJ·mol﹣1；②2NH2Cl+HClO═N2+H2O+3H++3Cl﹣△H=c kJ·mol﹣1，2×①+②得，2NH4++3HClO═N2+3H2O+5H++3Cl﹣△H=（2a+c）kJ·mol﹣1；

故答案為：2a+c；

（2）放電時為原電池，二氧化碳?xì)怏w被還原，根據(jù)4Na＋3CO22Na2CO3＋C反應(yīng)可知，CO2→C，價態(tài)降低4價，轉(zhuǎn)移電子為4e-；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時被還原的CO2的量為0.25mol，質(zhì)量為0.25mol×44g/mol=11g；充電時為電解池，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，碳被氧化為二氧化碳，陽極的反應(yīng)式為C-4e-+2CO32-=3CO2↑；

故答案是：11g；C-4e-+2CO32-=3CO2↑；

（3）Ksp（NiS）=c（Ni2+）c（S2﹣）=1.1×10﹣21，則c（S2﹣）= ==10﹣16mol·L﹣1，Ksp（CuS）=c（Cu2+）c（S2﹣）=1.3×10﹣36，c（S2﹣）= =1.3×10﹣36/7.8×10-5=1.7×10﹣32mol·L﹣1，1.7×10﹣32mol·L﹣1＜10﹣16mol·L﹣1，故則需要控制溶液中S2﹣的濃度不低于10﹣16mol·L﹣1；

故答案為：10﹣16；

（4）溫度相同時p1的一氧化氮的轉(zhuǎn)化率大，所以增大壓強(qiáng)平衡正向移動，所以p1> p2；α（NO）幾乎為0的原因是無二氧化氮，NO2幾乎完全分解；

答案是: ＞；NO2在高溫時分解了；

（5）根據(jù)題意可知，臭氧和乙醛在紫外線的作用下生成二氧化碳和水，方程式為：3CH3CHO+5O36CO2+6H2O；

故答案是：3CH3CHO+5O36CO2+6H2O；

（6）電解時，電流強(qiáng)度和基板孔洞深度隨時間如圖所示，氧化的終點(diǎn)電流突然增加的原因是鋁氧化完成時，形成的孔洞到達(dá)金屬鈦表面，鈦的導(dǎo)電性強(qiáng)，所以電流突然增加；

故答案是：鋁氧化完成時形成的孔洞到達(dá)金屬鈦表面，鈦的導(dǎo)電性強(qiáng)，所以電流突然增加。