Question

工業(yè)上通常用下列方法治理含氮化合物的污染．
（1）用稀土等催化劑能將汽車尾氣中的CO、NO_x、碳?xì)浠�合物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)，從而減少汽車尾氣污染．已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/molC（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol寫出NO（g）與CO（g）催化轉(zhuǎn)化成N₂（g）和CO₂（g）的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）用NH₃還原NO_x生成N₂和H₂O．現(xiàn)有NO、NO₂的混合氣3L，可用同溫同壓下3.5L的NH₃恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N₂，則原混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽污染．在酸性條件下，電化學(xué)降解NO的原理如圖1，A為電源的

 

極，陰極反應(yīng)式為

 

．

（4）通過控制溶液的pH對(duì)工業(yè)廢水中的金屬離子進(jìn)行分離．圖2是某些金屬氫氧化物在不同濃度和pH時(shí)的沉淀--溶解圖象，圖中直線上的點(diǎn)表示平衡狀態(tài)．當(dāng)溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol?L^-1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全．
①相同條件下，F(xiàn)e（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三種物質(zhì)的溶度積常數(shù)最大的是

 

，
圖中A、B、C三點(diǎn)中表示Fe（OH）₃的沉淀速率大于溶解速率的是

 

．
②由圖可得Fe（OH）₂的溶度積的值為

 

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Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：計(jì)算題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)方程式的加減得出NO與CO催化轉(zhuǎn)化成N₂和CO₂的化學(xué)方程式，焓變相應(yīng)的加減，從而得出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）氮氧化物與氨氣發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氮氧化物把氨氣氧化為氮?dú)猓�本身被還原為氮?dú)�，可以利用反�?yīng)方程式通過設(shè)未知列方程組計(jì)算；也可以根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算；也可以利用平均值法計(jì)算；
（3）在電解池的陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此書寫電極反應(yīng)；
（4）①由圖象可知，相同條件下，F(xiàn)e（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三種物質(zhì)的溶度積常數(shù)最大的是Cr（OH）₃；曲線上的點(diǎn)為飽和溶液時(shí)，曲線左邊是未飽和溶液，右邊為過飽和溶液；
②當(dāng)PH=9時(shí)，c（Fe²⁺）=1×10^-5mol?L^-1，再根據(jù)Ksp表達(dá)式求算．

解答： 解：（1）N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol①
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol②
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol ③
方程式③×2-②-①得NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）
所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol，
故答案為：2NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol；
（2）根據(jù)反應(yīng)可知：氨氣被氧化為氮?dú)�，NH₃～N₂～3e^-；一氧化氮被還原為氮?dú)�，NO～N₂～2e^-二氧化氮被還原為氮?dú)猓?br />NO₂～N₂～4e^-
設(shè)一氧化氮體積為x，二氧化氮體積為3-x，氨氣的體積為3.5L，根據(jù)電子守恒可知：3.5L×3=2x+4×（3-x），
x=0.75L，二氧化氮體積為2.25L，則相同條件下，混合氣體中NO和NO₂的體積比等于物質(zhì)的量之比=0.75：2.25=1：3，
故答案為：1：3；
（3）根據(jù)裝置圖示可以看出，右端電極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即為陰極，所以B是負(fù)極，A是正極，陰極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，所以B是負(fù)極，A是正極，
故答案為：正；2NO₃^-+12 H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（4）①圖象分析判斷，相同條件下，F(xiàn)e（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三種物質(zhì)的溶度積常數(shù)最大的是Cr（OH）₃；曲線上的點(diǎn)為飽和溶液時(shí)，曲線左邊是未飽和溶液，右邊為過飽和溶液；在過飽和溶液中要有固體析出，C點(diǎn)為過飽和溶液，其溶質(zhì)的沉淀速率大于溶解速率，
故答案為：Cr（OH）₃；C；
②由圖象可知，當(dāng)PH=9時(shí)，c（Fe²⁺）=1×10^-5mol?L^-1，Ksp=c（Fe²⁺）?c²（OH^-）=1×10^-5×（1×10^-5）² =1×10^-15，故答案為：1×10^-15．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式計(jì)算應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)，影響反應(yīng)速率和平衡的因素，沉淀溶解平衡理解分析判斷，化學(xué)電源新型電池知識(shí)，明確元素化合價(jià)是解本題關(guān)鍵，注意該反應(yīng)中元素化合價(jià)發(fā)生變化，圖象分析判斷方法的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度大．