Question

17．近幾年來關(guān)于氮污染的治理備受關(guān)注
（1）三效催化劑是最常見的汽車尾氣催化劑，能同時實現(xiàn)汽車尾氣中的CO、CxHy、NOx三種成分的凈化，其催化劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系圖1所示，化合物X可借助傅里葉紅外光譜圖（如圖2所示）確定

①在圖示的轉(zhuǎn)化中，被還原的元索是N、O，X的化學式為Ba（NO₃）₂．
②氮元素在周期表中的位置是第二周期ⅤA族．
（2）SCR以技術(shù)可使NOx與NH₃直接反應，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化．當NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為2：l時，寫出發(fā)生反應的化學方程式：16NH₃+12NO+6NO₂=17N₂+24H₂O．已知NOx與NH₃的反應△H＜O，為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是降溫．（任寫一條）．
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物反應過程如下：NO$→_{反應I}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{反應Ⅱ}^{NO_{2}SO_{3}水溶液}$N₂，反應I的化學方程式是2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+2HCl，反應II的離子方程式是2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-．
（4）加入過量次氯酸鈉可使廢水中NH₄⁺完全轉(zhuǎn)化為N₂，而本身被還原為NaCl．
①寫出次氯酸鈉的電子式．
②檢驗廢水中是否存在NH₄⁺的方法是向溶液里滴加濃NaOH溶液并加熱，如果有氣體放出且能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則溶液里含有NH₄⁺．
③若處理廢水產(chǎn)生了0.448L（標準狀況），則需消耗濃度為2mol•L^-1的次氯酸鈉的體積為30 mL．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化合價降低為氧化劑被還原判斷；根據(jù)傅里葉紅外光譜圖（如圖2所示）確定化合物X含硝酸根；
②根據(jù)氮元素原子的核外電子排布情況確定在周期表的位置；
（2）根據(jù)NO_x與NH₃的直接反應，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化，則生成氮氣和水，據(jù)此書寫方程式；促使化學平衡正向移動的因素就可以提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率；
（3）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律知識來回答判斷；
（4）①根據(jù)次氯酸鈉氧化廢水中NH₄⁺ 完全轉(zhuǎn)化為N₂，而本身被還原為NaCl結(jié)合得失電子守恒配平方程式，根據(jù)反應的離子方程式進行計算；
②檢驗銨根離子，通常加入強堿溶液加熱，然后用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若試紙變藍，則證明溶液中含有銨根離子，據(jù)此進行解答；
③根據(jù)反應的離子方程式進行計算．

解答 解：（1）①在圖1所示的轉(zhuǎn)化中N、O化合價降低為氧化劑被還原；由傅里葉紅外光譜圖（如圖2所示）確定化合物X含硝酸根，再結(jié)合圖一由鋇離子參與，所以X為Ba（NO₃）₂；
故答案為：N、O；Ba（NO₃）₂；
②氮元素原子的核外電子排布是2、5，所以氮元素在周期表中的位置是：第二周期ⅤA族，故答案為：第二周期ⅤA族；
（2）因為NO_x與NH₃的直接反應，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化，則生成氮氣和水，所以當NO與NO₂的物質(zhì)的量之比為2：1時，發(fā)生反應的化學方程式為16NH₃+12NO+6NO₂=17N₂+24H₂O，促使化學平衡正向移動的因素就可以提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，反應△H＜O，為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是：降溫，
故答案為：16NH₃+12NO+6NO₂=17N₂+24H₂O；降溫；
（3）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會發(fā)生氧化還原反應：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，故答案為：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-；
（4）①次氯酸鈉為離子化合物，電子式應為，故答案為：；
②檢驗銨根離子的方法為：向待測液里加入NaOH溶液，加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在液面上方，如果溶液變藍，則待測液中肯定含有NH₄⁺，
故答案為：向溶液里滴加濃NaOH溶液并加熱，如果有氣體放出且能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則溶液里含有NH₄⁺．
③因為次氯酸鈉氧化廢水中NH₄⁺ 完全轉(zhuǎn)化為N₂，而本身被還原為NaCl，根據(jù)得失電子守恒，離子方程式為2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O，
由2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O得，處理廢水產(chǎn)生了0.448L即0.02mol N₂（標準狀況），則需消耗濃度為2mol•L^-1的次氯酸鈉的體積為$\frac{0.02×3}{2}$×1000ml=30ml，故答案為：30．

點評 本題重點考查了氧化還原反應以及電解池的原理，從深層次的理解氧化還原反應的本質(zhì)是解決本題的關(guān)鍵，難度不大，注意化合價降低為氧化劑被還原，化合價升高為還原劑被氧化．