Question

1．化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用．催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染．
（1）機(jī)動車尾氣和煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原NO_X可以消除氮氧化物的污染．已知：
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol．
（2）催化反硝化法中，H₂能將NO${\;}_{3}^{-}$還原為N₂，溶液的pH由7變?yōu)?2．
①N₂的結(jié)構(gòu)式為N≡N．
②上述反應(yīng)離子方程式為2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O．
（3）電化學(xué)降解NO${\;}_{3}^{-}$的原理如下圖1所示，則電源正極為A（填“A”或“B”）．

（4）通過NO_x傳感器可監(jiān)測NO_x的含量，其工作原理示意圖如圖2
①Pt電極上發(fā)生的是還原反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）．
②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：NO+O^2--2e^-=NO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①氮?dú)夥肿又械�原子間存在3個共用電子對；
②在催化劑條件下，氫氣和硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)�、水和氫氧根離子；
（3）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，據(jù)此判斷電源的正負(fù)極；
（4）①原電池中正極得電子的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮．

解答 解：（1）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根據(jù)蓋斯定律，①-②+④×2可得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（2）①N₂分子中氮原子間通過氮氮三鍵結(jié)合，因此其結(jié)構(gòu)式為N≡N，
故答案為：N≡N；
②利用溶液pH變化可知有OH^-生成，再結(jié)合原子守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為：2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，故答案為：2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O；
（3）由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負(fù)極，A為電源正極；故答案為：A；
（4）裝置無外接電源，故為原電池，鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：還原；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮，所以電極反應(yīng)式為：NO+O^2--2e^-=NO₂，故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂．

點評 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)式和離子方程式的書寫、原電池的工作原理以及電極反應(yīng)式的書寫等知識點，難度較大．