Question

【題目】某處工廠排出的煙道氣中含氮氧化物（主要為NO、NO2）、粉塵和少量水蒸氣。課外興趣活動(dòng)小組對(duì)該工廠排出的煙道氣進(jìn)行處理，并檢測其氮氧化物含量，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

（1）裝置A中放置無堿玻璃棉，其目的是除去___________。為保證檢測的準(zhǔn)確性，裝置C中盛放的化學(xué)試劑可以是___________（填字母）。

a．堿石灰 b．濃硫酸 c．五水合硫酸銅（CuSO4·5H2O）

（2）裝置D中主要發(fā)生：2NaOH＋2NO2=NaNO2＋NaNO3＋H2O；2NaOH＋NO＋NO2=2NaNO2＋H2O

①若反應(yīng)后尾氣無殘留，則參加反應(yīng)的NO2、NO物質(zhì)的量比值為_______（填字母）。

a．≥1 b．≤1 c．任意值

②可使用適量酸性H2O2溶液，將溶液中的NO2－全部氧化為NO3－，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________。

（3）溶液中NO3－直接排放在水體中也會(huì)造成污染，現(xiàn)用活潑金屬將溶液中NO3－轉(zhuǎn)化為N2，實(shí)現(xiàn)氮元素的脫除，具體步驟如下：

步驟一、取適量（2）中H2O2處理后的溶液，調(diào)節(jié)pH至中性，蒸發(fā)濃縮，得到c(NO3－)為0.100mol·L-1的溶液甲。

步驟二、現(xiàn)量取50mL溶液甲，分別用金屬鋁、金屬鐵和鋁鐵合金在45℃、惰性氣體氛圍中對(duì)溶液乙進(jìn)行氮脫除。

步驟三、重復(fù)實(shí)驗(yàn)2~3次，溶液中NO3－的殘留情況與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

①金屬鋁和金屬鐵在0~3h內(nèi)，NO3－的脫除效率均很低，幾乎沒被脫除，其可能的原因是___________。

②0~3h內(nèi)鋁鐵合金的氮脫除效率比金屬鋁、金屬鐵大得多，其可能的原因________。

（4）氣囊用來儲(chǔ)存處理后氣體，其中可能含少量NO氣體，可用酸性NaClO溶液來處理。HClO氧化NO生成NO3－和Cl－，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________。

Answer 1

【答案】粉塵 b a H2O2+NO2－=NO3－+H2O 金屬鐵和金屬鋁表面都有一層氧化膜 鋁鐵合金在溶液中形成原電池，加快化學(xué)反應(yīng)速率 3HClO+2NO+H2O=2NO3－+3Cl－+5H+

【解析】

(1)煙道氣中含有粉塵，裝置A中放置無堿玻璃棉，可以除去粉塵；裝置C用于除去少量的水蒸氣，應(yīng)該選擇濃硫酸，NO2會(huì)與堿石灰反應(yīng)，而五水硫酸銅不能起到干燥的作用；

(2)①根據(jù)化學(xué)方程式，可知NO2可以單獨(dú)被NaOH吸收，而NO需與NO2按照1：1才能被NaOH吸收，現(xiàn)無尾氣殘留，說明NO無殘留，因此NO2至少和NO一樣多，則參加反應(yīng)的NO2、NO物質(zhì)的量比值為≥1，a符合題意；

②NO2－被氧化成NO3－，N的化合價(jià)從＋3升高到＋5，H2O2中的O的化合價(jià)應(yīng)該降低，1molH2O2中的O的化合價(jià)從－1降低到－2，得到2mol電子，則H2O2和NO2－的系數(shù)比為1：1，再根據(jù)物料守恒或電荷守恒配平，離子方程式為H2O2＋NO2－=H2O＋NO3－；

(3)①根據(jù)題意，活潑金屬能夠?qū)⑷芤褐?/span>NO3－轉(zhuǎn)化為N2，但是金屬鋁和金屬鐵在0－3h內(nèi)，NO3－的脫除效率很低，幾乎沒有脫除，可認(rèn)為金屬與NO3－可能沒有反應(yīng)，可能是金屬表面有氧化膜，阻礙了NO3－的脫除反應(yīng)；

②鋁鐵合金中，鐵和鋁的活動(dòng)性不同，可以構(gòu)成原電池，加快化學(xué)反應(yīng)速率；

③HClO中Cl的化合價(jià)從＋1降低到－1，NO的化合價(jià)從＋2升高到＋5，根據(jù)化合價(jià)升降守恒的，則HClO和NO3－的系數(shù)為3：2，再根據(jù)物質(zhì)守恒和電荷守恒配平，離子方程式為3HClO+2NO+H2O=2NO3－+3Cl－+5H+。