Question

20．废水、废气、废渣的处理是减少污染、保护环境的重要措施．
（1）烟气中的NO_x必须脱除（即脱硝）后才能排放．
①列举一种由NO_x引起的大气污染现象：光化学烟雾（或硝酸型酸雨）．
②已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890.3kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=+180kJ•mol^-1
则CH₄脱硝的热化学方程式为CH₄（g）+4NO（g）=CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），△H=-1250.3 kJ•mol^-1．
③图1是一种用NH₃脱除烟气中NO的原理．该脱硝反应中，氧化剂是NO；

（2）图2是一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理示意图，同时处理有机废水和硝酸盐废水，并获得淡水．图中有机废水中有机物可用C₆H₁₀O₅表示．
①电池正极为b．（填“a”或“b”）
②电极a上的电极反应式为C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺．
③电池工作过程中Na⁺离子移向b电极、Cl^-离子移向a电极．（填“a电极”、或“b电极”）
④假设咸水中氯化钠的质量分数为2.34%，当两极总共产生7.84L气体（标准状况下）时，理论上处理咸水2500g．（忽略CO₂的溶解）

Answer 1

分析 （1）①光化学烟雾（或硝酸型酸雨）都是氮的氧化物引起的；
②已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
根据盖斯定律：①-2×②得CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），据此计算；
③氮的化合价降低，所以氧化剂是一氧化氮；
（2）该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺，据此分析解答．

解答 解：（1）①光化学烟雾（或硝酸型酸雨）都是氮的氧化物引起的，故答案为：光化学烟雾（或硝酸型酸雨）；
②已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
根据盖斯定律：①-2×②得CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），△H=-890.3kJ•mol^-1-2×（+180kJ•mol^-1）=-1250.3 kJ•mol^-1；
故答案为：-1250.3 kJ•mol^-1；
③氮的化合价降低，所以氧化剂是一氧化氮，故答案为：NO；
（2）该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺，
①该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，则右边装置中电极b是正极，故答案为：b；
②左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺，故答案为：C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺；
③放电时，电解质溶液中阳离子Na⁺移向正极右室即向b电极，阴离子Cl^-移向负极室左室即a电极，故答案为：b电极；a电极；
④整个电路转移120mol电子时，负极生成30mol的二氧化碳气体，正极生成12mol的氮气，除理氯化钠120mol，得到关系式为：
42mol气体～～120molNaCl，
42×22.4       120×58.5
 7.84           2.34%×m
则42×22.4×2.34%×m=7.84×120×58.5
解之得x=2500g，故答案为：2500．

点评 本题考查化学反应热和化学电源新型电池，侧重考查学生获取信息、分析推断能力，根据N元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，且原电池和电解池原理是高考高频点，要熟练掌握．