Question

Ⅰ．X、Y、Z是短周期元素的三種常見氧化物．X跟水反應(yīng)可生成一種具有還原性的不穩(wěn)定的二元酸，該酸的化學(xué)式是______；Y和X組成元素相同，Y與水反應(yīng)生成M，足量M的濃溶液與3.2g Cu在加熱條件下充分反應(yīng)，其中被還原的M的物質(zhì)的量為______．固態(tài)Z可應(yīng)用于人工降雨，0.5mol?L^-1Z與NaOH反應(yīng)所得的正鹽水溶液中，離子濃度從大到小的順序為______．
Ⅱ．N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注．現(xiàn)以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成的燃料電池，其中Y為CO₂；采用電解法制備N₂O₅，總的反應(yīng)方程式為：N₂O₄+2HNO₃=2N₂O₅+H₂，裝置如圖所示．
寫出石墨I(xiàn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式______．
在電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)式為______．
Ⅲ．煙氣的脫硫（除SO₂）技術(shù)和脫硝（除NO_x）技術(shù)都是環(huán)境科學(xué)研究的熱點．
（1）煙氣脫硫、脫硝對環(huán)境的意義______．
（2）目前，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝（NO）原理，其脫硝機理示意圖如圖1．

脫硝率與溫度、負(fù)載率（分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的關(guān)系如圖2所示．
①寫出該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式：______ 3N₂+4CO₂+4H₂O

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ常見的二元酸有H₂SO₄、H₂SO₃、H₂CO₃、H₂SiO₃，根據(jù)二元酸是否有還原性判斷X，從而確定該酸的化學(xué)式；
根據(jù)題意結(jié)合x確定Y、M的化學(xué)式，根據(jù)M和銅的反應(yīng)方程式計算被還原的M的物質(zhì)的量；
根據(jù)“能用于人工降雨且是氧化物”確定Z，根據(jù)Z和氫氧化鈉反應(yīng)的生成物的性質(zhì)確定溶液中各離子的相對大小；
Ⅱ、燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；先根據(jù)化合價判斷生成N₂O₅的電極，再根據(jù)離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式；
Ⅲ．（1）SO₂和氮的氧化物（NO_x）是引起酸雨的主要物質(zhì)，氮的氧化物（NO_x）也是引起光化學(xué)煙霧主要物質(zhì)；
（2）①根據(jù)圖1確定反應(yīng)物、生成物，寫出反應(yīng)方程式；
②脫硝率高，負(fù)載率低，適宜的溫度．
解答：解：Ⅰ、常見的二元含氧酸有H₂SO₄、H₂SO₃、H₂CO₃、H₂SiO₃，具有還原性的二元含氧酸為亞硫酸，化學(xué)式是H₂SO₃，所以X為二氧化硫；
Y和X組成元素相同，所以Y是三氧化硫，M是硫酸，濃硫酸和銅反應(yīng)的方程式為
Cu+H₂SO₄（濃）+H₂SO₄（濃） （被還原硫酸）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
64g                  1mol
3.2g                0.05mol
所以被還原的硫酸為0.05mol；
固態(tài)可應(yīng)用于人工降雨的氧化物為二氧化碳，所以Z是二氧化碳，二氧化碳與NaOH反應(yīng)所得的正鹽為碳酸鈉，碳酸鈉是強堿弱酸鹽，所以能電離也能水解，只是電離程度大于水解程度，所以碳酸根離子濃度大于碳酸氫根離子濃度；碳酸是二元弱酸，所以碳酸根離子能發(fā)生兩步水解，第一步水解程度大于第二步水解程度，碳酸根離子每步都有氫氧根離子生成，所以氫氧根離子的濃度大于碳酸氫根離子的濃度；碳酸鈉是強堿弱酸鹽，其水溶液呈堿性，所以氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，所以溶液中離子的濃度大小為C（Na⁺）＞C（CO₃^2- ）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺），
故答案為：H₂SO₃；0.05mol；C（Na⁺）＞C（CO₃^2- ）＞C（OH^-）＞C（HCO₃^-）＞C（H⁺）；
Ⅱ、燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；
N₂O₅中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價．因此應(yīng)該在左側(cè)生成N₂O₅，即在陽極區(qū)域生成，據(jù)電極反應(yīng)離子放電順序可知：陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑的反應(yīng)，則陽極為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
Ⅲ、（1）、SO₂和氮的氧化物（NO_x）是引起酸雨的主要物質(zhì)，所以煙氣脫硫、脫硝的環(huán)境意義是防止酸雨、光化學(xué)煙霧的發(fā)生，故答案為：防止酸雨、光化學(xué)煙霧的發(fā)生；
（2）①由圖1知，反應(yīng)物為一氧化氮、氧氣、乙烯，銅為催化劑，生成物為氮氣、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為6NO+3O₂+2C₂H₄3N₂+4CO₂+4H₂O，
故答案為：6NO+3O₂+2C₂H₄3N₂+4CO₂+4H₂O；；
②滿足脫硝率高，負(fù)載率低，適宜的溫度，由圖可知，適合條件為350℃、負(fù)載率3%，故答案為：350℃、負(fù)載率3%．
點評：本題考查了原電池和電解池的工作原理及圖象的分析，難度較大，易錯題為Ⅱ題，會根據(jù)化合價的變化確定生成N₂O₅的電極，根據(jù)離子的放電順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的電極反應(yīng)式．