Question

3．（1）氮氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一．消除氮氧化物有多種方法．
①硝酸廠常用催化還原法處理尾氣：催化劑存在時(shí)用H₂將NO₂還原為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
則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol．ⅠⅡ
②利用ClO₂氧化氮氧化物反應(yīng)過程如下：NO$→_{Ⅰ}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}溶液}$N₂
反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+HCl，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是2NO₂+4Na₂SO₃=N₂+4Na₂SO₄．若有11.2LN₂生成（標(biāo)準(zhǔn)狀況），共消耗ClO₂67.5 g．
③工業(yè)廢氣中含有的NO₂還可用電解法消除．用NO₂為原料可制新型綠色硝化劑N₂O₅．制備方法之一是先將NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄，然后采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示．Pt（甲）為陽極（填“陰”或“陽”），電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)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
由蓋斯定律將①×2-②可得熱化學(xué)方程式；
②二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律知識來回答判斷；據(jù)N₂～2NO₂～2ClO₂中氮?dú)獾牧縼矸治觯?br />③由N₂O₄制取N₂O₅需要失去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成，即Pt甲為陽極，Pt乙為陰極．

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
由蓋斯定律可知，①×2-②得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），故△H=2×（-483.6kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，
故熱化學(xué)方程式為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol；
②二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故方程式為2NO₂+4Na₂SO₃=N₂+4Na₂SO₄；再結(jié)合化學(xué)反應(yīng)2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LN₂，則n（ N₂ ）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，則消耗1molClO₂，質(zhì)量m=nM=1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案為：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-；  67.5；
③從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽極區(qū)生成，故生成N₂O₅的Pt甲為陽極，Pt乙為陰極，生成N₂O₅的反應(yīng)式為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案為：陽；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

點(diǎn)評 本題涉及熱化學(xué)方程式、化學(xué)方程式書寫、化學(xué)計(jì)算、電解原理等知識點(diǎn)，題目難度較大．