Question

20．廢水、廢氣、廢渣的處理是減少污染、保護環境的重要措施．
（1）煙氣中的NO_x必須脫除（即脫硝）后才能排放．
①列舉一種由NO_x引起的大氣污染現象：光化學煙霧（或硝酸型酸雨）．
②已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-890.3kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=+180kJ•mol^-1
則CH₄脫硝的熱化學方程式為CH₄（g）+4NO（g）=CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），△H=-1250.3 kJ•mol^-1．
③圖1是一種用NH₃脫除煙氣中NO的原理．該脫硝反應中，氧化劑是NO；

（2）圖2是一種三室微生物燃料電池污水凈化系統原理示意圖，同時處理有機廢水和硝酸鹽廢水，并獲得淡水．圖中有機廢水中有機物可用C₆H₁₀O₅表示．
①電池正極為b．（填“a”或“b”）
②電極a上的電極反應式為C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺．
③電池工作過程中Na⁺離子移向b電極、Cl^-離子移向a電極．（填“a電極”、或“b電極”）
④假設咸水中氯化鈉的質量分數為2.34%，當兩極總共產生7.84L氣體（標準狀況下）時，理論上處理咸水2500g．（忽略CO₂的溶解）

Answer 1

分析 （1）①光化學煙霧（或硝酸型酸雨）都是氮的氧化物引起的；
②已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1
②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
根據蓋斯定律：①-2×②得CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），據此計算；
③氮的化合價降低，所以氧化劑是一氧化氮；
（2）該原電池中，硝酸根離子得電子發生還原反應，則右邊裝置中電極b是正極，電極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，左邊裝置電極a是負極，負極上有機物失電子發生氧化反應，有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳，電極反應式為C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺，據此分析解答．

解答 解：（1）①光化學煙霧（或硝酸型酸雨）都是氮的氧化物引起的，故答案為：光化學煙霧（或硝酸型酸雨）；
②已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
根據蓋斯定律：①-2×②得CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2N₂（g）+2H₂O（l），△H=-890.3kJ•mol^-1-2×（+180kJ•mol^-1）=-1250.3 kJ•mol^-1；
故答案為：-1250.3 kJ•mol^-1；
③氮的化合價降低，所以氧化劑是一氧化氮，故答案為：NO；
（2）該原電池中，硝酸根離子得電子發生還原反應，則右邊裝置中電極b是正極，電極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，左邊裝置電極a是負極，負極上有機物失電子發生氧化反應，有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳，電極反應式為C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺，
①該原電池中，硝酸根離子得電子發生還原反應，電極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂↑+6H₂O，則右邊裝置中電極b是正極，故答案為：b；
②左邊裝置電極a是負極，負極上有機物失電子發生氧化反應，有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳，電極反應式為C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺，故答案為：C₆H₁₀O₅-24e^-+7H₂O═6CO₂↑+24H⁺；
③放電時，電解質溶液中陽離子Na⁺移向正極右室即向b電極，陰離子Cl^-移向負極室左室即a電極，故答案為：b電極；a電極；
④整個電路轉移120mol電子時，負極生成30mol的二氧化碳氣體，正極生成12mol的氮氣，除理氯化鈉120mol，得到關系式為：
42mol氣體～～120molNaCl，
42×22.4       120×58.5
 7.84           2.34%×m
則42×22.4×2.34%×m=7.84×120×58.5
解之得x=2500g，故答案為：2500．

點評 本題考查化學反應熱和化學電源新型電池，側重考查學生獲取信息、分析推斷能力，根據N元素化合價變化確定正負極，難點是電極反應式的書寫，且原電池和電解池原理是高考高頻點，要熟練掌握．