Question

3．（1）氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一．消除氮氧化物有多种方法．
①硝酸厂常用催化还原法处理尾气：催化剂存在时用H₂将NO₂还原为N₂．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ•mol^-1
则H₂还原NO₂生成水蒸气反应的热化学方程式是4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol．ⅠⅡ
②利用ClO₂氧化氮氧化物反应过程如下：NO$→_{Ⅰ}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}溶液}$N₂
反应Ⅰ的化学方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+HCl，反应Ⅱ的化学方程式是2NO₂+4Na₂SO₃=N₂+4Na₂SO₄．若有11.2LN₂生成（标准状况），共消耗ClO₂67.5 g．
③工业废气中含有的NO₂还可用电解法消除．用NO₂为原料可制新型绿色硝化剂N₂O₅．制备方法之一是先将NO₂转化为N₂O₄，然后采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示．Pt（甲）为阳极（填“阴”或“阳”），电解池中生成N₂O₅的电极反应式是N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）①已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol ①
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol ②
由盖斯定律将①×2-②可得热化学方程式；
②二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，根据氧化还原反应的规律知识来回答判断；据N₂～2NO₂～2ClO₂中氮气的量来分析；
③由N₂O₄制取N₂O₅需要失去电子，所以N₂O₅在阳极区生成，即Pt甲为阳极，Pt乙为阴极．

解答 解：（1）①已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol ①
              N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol  ②
由盖斯定律可知，①×2-②得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），故△H=2×（-483.6kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，
故热化学方程式为：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案为：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol；
②二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，二者之间会发生氧化还原反应，故方程式为2NO₂+4Na₂SO₃=N₂+4Na₂SO₄；再结合化学反应2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成标准状况下22.4LN₂，则n（ N₂ ）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，则消耗1molClO₂，质量m=nM=1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案为：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-；  67.5；
③从电解原理来看，N₂O₄制备N₂O₅为氧化反应，则N₂O₅应在阳极区生成，故生成N₂O₅的Pt甲为阳极，Pt乙为阴极，生成N₂O₅的反应式为N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案为：阳；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

点评 本题涉及热化学方程式、化学方程式书写、化学计算、电解原理等知识点，题目难度较大．