Question

工業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、碳氫化合物轉化成無毒物質，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）催化轉化成N₂（g）和CO₂（g）的熱化學方程式

 

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

 

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

 

極，陰極反應式為

 

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（4）通過控制溶液的pH對工業廢水中的金屬離子進行分離．圖2是某些金屬氫氧化物在不同濃度和pH時的沉淀--溶解圖象，圖中直線上的點表示平衡狀態．當溶液中的離子濃度小于1×10^-5 mol?L^-1時，認為該離子沉淀完全．
①相同條件下，Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三種物質的溶度積常數最大的是

 

，
圖中A、B、C三點中表示Fe（OH）₃的沉淀速率大于溶解速率的是

 

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②由圖可得Fe（OH）₂的溶度積的值為

 

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Answer 1

考點：熱化學方程式,化學方程式的有關計算,原電池和電解池的工作原理,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：計算題,基本概念與基本理論

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

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）根據反應可知：氨氣被氧化為氮氣，NH₃～N₂～3e^-；一氧化氮被還原為氮氣，NO～N₂～2e^-二氧化氮被還原為氮氣，
NO₂～N₂～4e^-
設一氧化氮體積為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的體積比等于物質的量之比=0.75：2.25=1：3，
故答案為：1：3；
（3）根據裝置圖示可以看出，右端電極上發生得電子的還原反應，即為陰極，所以B是負極，A是正極，陰極反應式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，所以B是負極，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，Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三種物質的溶度積常數最大的是Cr（OH）₃；曲線上的點為飽和溶液時，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點為過飽和溶液，其溶質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PH=9時，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．

點評：本題考查了熱化學方程式計算應用，氧化還原反應，影響反應速率和平衡的因素，沉淀溶解平衡理解分析判斷，化學電源新型電池知識，明確元素化合價是解本題關鍵，注意該反應中元素化合價發生變化，圖象分析判斷方法的應用是解題關鍵，題目難度大．