Question

【題目】硝酸廠的煙氣中含有一定量的氮氧化物（NOx）,通常要將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)即脫硝。

（1）用空氣-水脫硝的方法是最經(jīng)濟(jì)的方法。

已知：①2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=-123.4kJ·mol-1

②3NO2（g）+H2O（1）=2HNO3（aq）+NO（g）△H2=-73.6kJ·mol-1

寫出NO（g）、O2（g）和液體水反應(yīng)生成HNO3（aq）的熱化學(xué)方程式______。

（2）吸收電解法是脫硝的種重要方法。先用稀硝酸吸收NOx、反應(yīng)生成HNO2（一元弱酸），再將吸收液加入電解槽中進(jìn)行電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，其電解裝置如下圖所示。

①圖中a應(yīng)連接電源的________（正極或負(fù)極），其電極反應(yīng)式為_____。

②電解過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。有10 mol HNO2參加反應(yīng).氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量是_____。

③陰極區(qū)產(chǎn)生1mol氮?dú)鈺r(shí)，理論上陽極區(qū)減少H+的物質(zhì)的量約為_____。

Answer 1

【答案】4NO(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq) △H=-517.4kJ/mol 正極 HNO2+H2O-2e-=NO3-+3H+ 5HNO23HNO3+N2↑+H2O 6mol 10mol

【解析】

(1)已知：①2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=-123.4kJ·mol-1

②3NO2（g）+H2O（1）=2HNO3（aq）+NO（g）△H2=-73.6kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知，將2×②+①×3，可得4NO2(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq)，△H=2×△H2+△H1×3=(-73.6 kJmol-1)×2+(-123.4 kJmol-1)×3=-517.4kJmol-1；

(2)①a電極上亞硝酸失電子生成硝酸，所以a為陽極，b為陰極，則a與電源的正極相連；陽極上亞硝酸失電子生成硝酸，其電極方程式為：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+；

②陽極上亞硝酸失電子生成硝酸，其電極方程式為：5H2O+5HNO2-10e-=5NO3-+15H+；陰極生成氮?dú)猓�反�?yīng)式為2NO3-+10e-+12H+= N2↑+6H2O，兩式相加得電解過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5HNO23HNO3+N2↑+H2O，化合價(jià)升高的產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物，即硝酸，根據(jù)總反應(yīng)的化學(xué)方程式的比列關(guān)系可知有10 mol HNO2參加反應(yīng)，氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量是6 mol；

③陰極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，所以陰極區(qū)產(chǎn)生1mol氮?dú)鈺r(shí)，轉(zhuǎn)移電子為10mol，則有10molH+從陽極室進(jìn)入陰極室，即理論上陽極區(qū)減少H+的物質(zhì)的量約為10mol。