Question

SNCR-SCR是一種新型的煙氣脫硝技術（除去煙氣中的NO_x），其流程如圖1：

（1）反應2NO+2CO?2CO₂+N₂能夠自發進行，則該反應的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．
（2）SNCR-SCR流程中發生的主要反應有：
4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1627.2kJ?mol^-1；
6NO（g）+4NH₃（g）?5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1807.0kJ?mol^-1；
6NO₂（g）+8NH₃（g）?7N₂（g）+12H₂O（g）△H=-2659.9kJ?mol^-1；
反應N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理見圖2．
該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應為：

 

（4）可利用該電池處理工業廢水中含有的Cr₂O₇^2-，處理過程中用Fe作兩極電解含Cr₂O₇^2-的酸性廢水，隨著電解的進行，陰極附近溶液pH升高，產生Cr（OH）₃沉淀來除去Cr₂O₇^2-．
①寫出電解過程中Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺的離子方程式：

 

．
②該電池工作時每處理100L Cr₂O₇^2-濃度為0.002mol/L廢水，消耗標準狀況下氧氣

 

L．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據反應自發進行的判斷依據是△H-T△S＜0，結合反應特征分析；
（2）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式；
（3）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池，在使用過程中石墨I電極為原電池的負極，NO₂被氧化，N元素混合升高，應生成N₂O₅，電極方程式為NO₂+NO₃^--e^-═N₂O₅，石墨Ⅱ通入氧氣，發生還原反應，為原電池的正極，電極方程式為O₂+2N₂O₅+4e^-═4NO₃^-，以此解答該題；
（4）①Cr₂O₇^2-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr³⁺，據此書寫方程式；
②依據氧化還原反應、電解池電極反應的電子守恒計算分析；

解答： 解：（1）反應2NO+2CO?2CO₂+N₂能夠自發進行，△H-T△S＜0，依據反應熵變△S＜0可知，則該反應的△H＜0；
故答案為：＜；
（2）①4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1627.2kJ?mol^-1；
②6NO（g）+4NH₃（g）?5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1807.0kJ?mol^-1；
③6NO₂（g）+8NH₃（g）?7N₂（g）+12H₂O（g）△H=-2659.9kJ?mol^-1；
依據蓋斯定律①-②得到N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+179.8kJ?mol^-1；
故答案為：+179.8；
（3）以NO₂、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池，石墨I為原電池的負極，發生氧化反應，電極方程式為NO₂+NO₃^--e^-═N₂O₅；
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；
（4）①Cr₂O₇^2-具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為2Cr³⁺，反應的實質是：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
②原電池的正極，電極方程式為O₂+2N₂O₅+4e^-═4NO₃^-，該電池工作時，用Fe為電極進行電解，陽極是活潑電極，則電極本身發生失電子的氧化反應，即Fe-2e^-═Fe²⁺，陰極上是陽離子發生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-═H₂↑，每處理100L Cr₂O₇^2-濃度為0.002mol/L廢水，n（Cr₂O₇^2-）=100L×0.002mol/L=0.2mol，依據6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺═6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，電極反應Fe-2e^-═Fe²⁺，O₂+2N₂O₅+4e^-═4NO₃^-，得到Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺～12e-～3O₂，消耗標準狀況下氧氣物質的量=0.2mol×3=0.6mol，標準狀況體積=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；
故答案為：13.44；

點評：本題考查學生電解池的工作原理、氧化還原反應型離子方程式、熱化學方程式的書寫方法等知識，難度中等．