Question

【題目】研究氮氧化物的反應機理，對于消除其對環(huán)境的污染有重要意義。請回答下列與氮元素有關的問題:

(1)亞硝酸氯(結構式為Cl-N=O)是有機合成中的重要試劑。它可由Cl2和NO在通常條件下反應制得，反應方程式為2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。已知幾種化學的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示:

當Cl2與NO反應生成ClNO的過程中轉移了4mol電子，理論上放出的熱量為____kJ.

(2)在一個恒容密閉容器中充入2molNO(g)和1 mol Cl2(g)發(fā)生(1)中反應，在溫度分別為T1、T2時測得NO的物質的量(單位:mol)與時間的關系如下表所示

①T1________T2(填“>“”＜”或”＝”)。

②溫度為T2℃時，在相同容器中，充入4molNO(g)和2mo1Cl2(g)，則NO的平衡轉化率___________50%(填“大于”、“等于”或“小于”)

③溫度為T2℃時，起始時容器內的強為p0，則該反應的平衡常數(shù)Kp=______(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數(shù))。

(3)近年來，地下水中的氮污染已成為一個世界性的環(huán)境問題。在金屬Pt、Cu和銥(Ir)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉化酸性溶液中的硝態(tài)氮(NO3-)，其工作原理如圖所示

①Ir表面發(fā)生反應的方程式為_________________________________________________。

②若導電基體上的Pt顆粒增多，造成的后果是___________________________________。

II:利用電化學原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來精煉銀，裝置如圖所示

請回答下列問題:

(4)①甲池工作時，NO2轉變成綠色硝化劑Y，Y是N2O5，可循環(huán)使用，則石墨II負極發(fā)生的電極反應式為____________________________________________。

②若用10A的電流電解60min，已知該電解池的電解效率為80.4％，則乙中陰極得到____g質量的Ag。(保留小數(shù)點后一位。通過一定電量時陰極上實際沉積的金屬質量與通過相同電量時理論上應沉積的金屬質量之比叫電解效率。法拉第常數(shù)為96500C/mol)

Answer 1

【答案】222.0 < 大于 H2+N2O = N2+H2O 若Pt顆粒增多，NO3-更多轉化為NH4+存在溶液中，不利于降低溶液中含氮量，產(chǎn)生有污染的氣體 O2+4e-+2N2O5=4NO3- 32.4

【解析】

（1）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），反應的焓變△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能，據(jù)此計算；

（2）①溫度越高，反應速率越大，達到平衡狀態(tài)所需要的時間短；

②在相同容器中，充入4mol NO和2mol Cl2，相當于增加一倍反應物濃度，容器中壓強增大，反應向正反應方向進行；據(jù)此分析；

③分壓＝總壓×物質的量分數(shù)，則Kp= ；

（3）①由原理的示意圖可知，Ir的表面氫氣和N2O發(fā)生反應生成N2和H2O；
②由原理的示意圖可知，若導電基體上的Pt顆粒增多，則NO3-會更多的轉化成銨根。
（4）①甲池工作時，NO2轉變成N2O5，說明氮元素的化合價升高，石墨Ⅰ為負極，電極反應式為NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ為正極O2+2N2O5+4e-═4NO3-；
②先計算電子的物質的量，求出理論可得到Ag，再根據(jù)電解效率求出實際所得。

（1）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），1mol Cl2參與反應發(fā)生焓變△H=243KJ/mol+2×630KJ/mol-2×（200KJ/mol+607KJ/mol）=-111kJ/mol，此時轉移2mol電子，則有4mol電子轉移時，熱量變化為222.0kJ，
故答案為：222.0；

（2）①溫度越高，反應速率越大，單位時間內消耗NO的量越多，所以T1＜T2，
故答案為：＜；

②在一個恒容密閉容器中充入2 mol NO（g）和1molCl2（g）發(fā)生（2）中反應，達到平衡狀態(tài)，NO轉化率=(2mol-1mol)/2mol×100%=50%，在相同容器中，充入4mol NO和2mol Cl2，相當于增加一倍反應物濃度，容器中壓強增大，反應向正反應方向進行，

故答案為：大于；

③起始物質的量為3mol，壓強為p0，反應后各物質變化為：n(NO)=1mol,n(Cl2)=0.5,n(ClNO)=1mol，反應后總物質的量為2.5mol，壓強為2.5/3P0=5/6P0，則，故答案為：；

（3）①由原理的示意圖可知，Ir的表面發(fā)生反應：H2+N2O = N2+H2O，

故答案為：H2+N2O = N2+H2O

②由原理的示意圖可知，若導電基體上的Pt顆粒增多，則NO3-會更多的轉化成銨根，不利于降低溶液中的含氮量，
故答案為：若Pt顆粒增多，NO3-更多轉化為NH4+存在溶液中，不利于降低溶液中含氮量，產(chǎn)生有污染的氣體；

（4）①甲池工作時，NO2轉變成N2O5，說明氮元素的化合價升高，石墨Ⅰ為負極，電極反應式為NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ為正極，電極反應：O2+2N2O5+4e-═4NO3-，
故答案為：O2+2N2O5+4e-═4NO3-；

②用10A的電流電解60min，則電子的物質的量為（10×60×60）/96500mol=0.373mol，理論可得到0.373molAg，電池效率為80.4%，所以實際得到的Ag為0.373mol×80.4%=32.4g，

故答案為：32.4。