Question

4．為治理環(huán)境，減少霧霾，工業(yè)上通常用下列方法治理CO₂和硫、氮氧化物的污染．
（1）用稀土等催化劑能將汽車尾氣中的CO、NO_x、碳氫化合物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)，從而減少汽車尾氣污染．已知：
①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃
則2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的反應(yīng)熱△H=2△H₃-△H₂-△H₁（用△H₁、△H₂、△H₃表示）
（2）用NH₃還原NO_x生成N₂和H₂O．現(xiàn)有NO、NO₂的混合氣3L，可用同溫同壓下3.5L的NH₃恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N₂，則原混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為1：3
（3）電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽的污染．在酸性條件下，電解NO₃^-的原理如右圖所示，A為電源的正極，陰極電極反應(yīng)式為2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），反應(yīng)熱也進行相應(yīng)的計算；
（2）相同條件下，氣體體積之比等于其物質(zhì)的量之比，假設(shè)NO、NO₂的混合氣體為3mol，氨氣為3.5mol，由于反應(yīng)生成N₂和H₂O，根據(jù)H原子守恒計算H₂O的物質(zhì)的量，設(shè)NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由二者物質(zhì)的量之和及氧原子守恒列方程計算解答；
（3）由圖可知，硝酸根離子發(fā)生還有反應(yīng)生成氮氣，則Ag-Pt電極為陰極，Pt電極為陽極．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），所以△H2△H₃-△H₂-△H₁，
故答案為：2△H₃-△H₂-△H₁；
（2）相同條件下，氣體體積之比等于其物質(zhì)的量之比，假設(shè)NO、NO₂的混合氣體為3mol，氨氣為3.5mol，由于反應(yīng)生成N₂和H₂O，根據(jù)H原子守恒，則生成H₂O的物質(zhì)的量$\frac{3.5mol×3}{2}$=5.25mol，設(shè)NO、NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由二者物質(zhì)的量之和及氧原子守恒可得則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=3}\\{x+2y=5.25}\end{array}\right.$，解得x=0.75、y=2.25，故NO、NO₂的物質(zhì)的量之比為0.75mol：2.25mol=1：3，
故答案為：1：3；
（3）由圖可知，硝酸根離子發(fā)生還有反應(yīng)生成氮氣，則Ag-Pt電極為陰極，Pt電極為陽極，則A為電池的正極，陰極上硝酸根獲得電子，與通過質(zhì)子交換膜的氫離子作用生成氮氣與水，陰極電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案為：正；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)計算、熱化學(xué)方程式書寫、電解池原理，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，較好的考查學(xué)生運用知識分析解決問題的能力、對信息處理能力，（2）中旨在考查氧化還原反應(yīng)計算，注意方法的靈活應(yīng)用，難度中等．