Question

4．为治理环境，减少雾霾，工业上通常用下列方法治理CO₂和硫、氮氧化物的污染．
（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO_x、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．已知：
①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃
则2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的反应热△H=2△H₃-△H₂-△H₁（用△H₁、△H₂、△H₃表示）
（2）用NH₃还原NO_x生成N₂和H₂O．现有NO、NO₂的混合气3L，可用同温同压下3.5L的NH₃恰好使其完全转化为N₂，则原混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为1：3
（3）电化学降解治理水中硝酸盐的污染．在酸性条件下，电解NO₃^-的原理如右图所示，A为电源的正极，阴极电极反应式为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
根据盖斯定律，③×2-②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），反应热也进行相应的计算；
（2）相同条件下，气体体积之比等于其物质的量之比，假设NO、NO₂的混合气体为3mol，氨气为3.5mol，由于反应生成N₂和H₂O，根据H原子守恒计算H₂O的物质的量，设NO、NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，由二者物质的量之和及氧原子守恒列方程计算解答；
（3）由图可知，硝酸根离子发生还有反应生成氮气，则Ag-Pt电极为阴极，Pt电极为阳极．

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
根据盖斯定律，③×2-②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），所以△H2△H₃-△H₂-△H₁，
故答案为：2△H₃-△H₂-△H₁；
（2）相同条件下，气体体积之比等于其物质的量之比，假设NO、NO₂的混合气体为3mol，氨气为3.5mol，由于反应生成N₂和H₂O，根据H原子守恒，则生成H₂O的物质的量$\frac{3.5mol×3}{2}$=5.25mol，设NO、NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，由二者物质的量之和及氧原子守恒可得则：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=3}\\{x+2y=5.25}\end{array}\right.$，解得x=0.75、y=2.25，故NO、NO₂的物质的量之比为0.75mol：2.25mol=1：3，
故答案为：1：3；
（3）由图可知，硝酸根离子发生还有反应生成氮气，则Ag-Pt电极为阴极，Pt电极为阳极，则A为电池的正极，阴极上硝酸根获得电子，与通过质子交换膜的氢离子作用生成氮气与水，阴极电极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案为：正；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应计算、热化学方程式书写、电解池原理，需要学生具备扎实的基础，较好的考查学生运用知识分析解决问题的能力、对信息处理能力，（2）中旨在考查氧化还原反应计算，注意方法的灵活应用，难度中等．