Question

【题目】氮和氮的化合物在工农业生产、国防和生活中都有极其广泛的用途。请回答下列与氮元素有关的问题：

（1）亚硝酸氯(结构式为Cl-N=O)是有机合成中的重要试剂，可由Cl2和NO在一定条件下通过以下反应制得：2NO+Cl2=2ClNO，已知几种化学键的键能数据如下表所示：

化学键	Cl-Cl	Cl-N	N=O	N=O(NO)
键能(kJ·mol-1)	243	a	607	630

请根据表中数据计算：2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)△H=___kJmol-1。

（2）温度一定时，在一个体积为1L的密闭容器中通入2molNO和1molCl2，10min时ClNO体积占气体总体积40%（气体的“体积分数”即“物质的量分数”），则反应开始到10min内NO的平均反应速率：v(NO)=___mol·L-1·min-1

（3）以NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物，

主反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H1

副反应：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=－1267.1kJ/mol

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=－907.3kJ/mol

①△H1=___。

②将烟气按一定的流速通过脱硝装置，测得出口NO的浓度与温度的关系如图1，试分析脱硝的适宜温度是___（填序号）

a.<850℃ b.900~1000℃ c.>1050℃

（4）以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图2。阴极的电极反应式为___。

（5）利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，装置如图3所示，电池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y(N2O5)，可循环使用，则石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为：___。

Answer 1

【答案】289-2a 0.1 -1626.9kJ/mol b 2SO32-+2e-+4H+=S2O42-+2H2O NO2-e-+NO3-=N2O5

【解析】

(1)根据焓变等于反应物键能总和-生成物键能总和；

(2)根据速率公式进行计算；

(3)根据盖斯定律分析解答；

(4)根据电解原理，阴极发生还原反应得电子书写电极反应式；

(5)根据原电池工作原理，正极发生还原反应得电子书写电极反应式；

(1) 根据表中数据计算：2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)△H=+243-(607+a)= 289-2akJmol-1，故答案：289-2a；

(2) 设氯气的变化量为x

2NO(g) + C12(g) = 2C1NO(g)
起始(mol/L) 2 1 0
变化(mol/L) 2x x 2x
10min (mol/L) 2-2x 1-x 2x
10min时CINO体积分时=100%=40%，解得x=1，v(NO）==0.1mol·L-1·min-1；

故答案：0.1；

(3)①由已知副反应：②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=－1267.1kJ/mol

③4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=－907.3kJ/mol；根据盖斯定律②2-③得：①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)，所以△H1=(－1267.1kJ/mol )2-(－907.3kJ/mol)= -1626.9kJ/mol；

故答案：-1626.9kJ/mol；

②由浓度与温度的关系如图1可知，当温度在900~1000℃时，氮氧化物残留浓度较低，所以脱硝的适宜温度是900~1000℃，故b正确；

故答案：b；

(4)由图可知，阴极液的成分为S2O42-，在阴极上SO32-得电子生成S2O42-，所以阴极的电极反应式为2SO32-+2e-+4H+=S2O42-+2H2O；

故答案：2SO32-+2e-+4H+=S2O42-+2H2O；

(5)由已知将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，NO2转变成绿色硝化剂Y(N2O5)可知，石墨Ⅰ附近是NO2失电子生成N2O5，其电极反应的电极反应式为：NO2-e-+NO3-=N2O5；

故答案：NO2-e-+NO3-=N2O5。