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  【(2014•南京模拟)工业上通常用下列方法治理含氮化合物的污染.(1)用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染.已知:N2(g)+O2(g】

  (2014•南京模拟)工业上通常用下列方法治理含氮化合物的污染.

  (1)用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染.已知:

  N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ/mol

  2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221.0kJ/mol

  C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ/mol

  写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式______.

  (2)用NH3还原NOx生成N2和H2O.现有NO、NO2的混合气3L,可用同温同压下3.5L的NH3恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为______.

  (3)电化学降解治理水中硝酸盐污染.在酸性条件下,电化学降解NO3-的原理如图1,阴极反应式为______.

  (4)科研小组研究铁屑对地下水脱氮的反应原理.

  ①pH=2.5时,用铁粉还原KNO3溶液,相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图2(部分副反应产物曲线略去).请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式______,t1时刻后,反应仍在进行,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是______.

  ②已知活性炭能吸附NH4+、OH-.pH=2.5时,将铁屑和活性炭同时加入硝酸钾溶液中,可以提高脱氮的效果,其原因是______.正常地下水中含有CO32-,会影响脱氮的效果,其原因为______.

1回答
2020-05-09 00:16
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刘淑平

  (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/mol③

  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,

  故答案为:2NO (g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ/mol;

  (2)根据反应可知:氨气被氧化为氮气,NH3~N2~3e-;一氧化氮被还原为氮气,NO~N2~2e-,二氧化氮被还原为氮气NO2~N2~4e-,

  设一氧化氮体积为x,二氧化氮体积为3-x,氨气的体积为3.5L,根据电子守恒可知:3.5L×3=2x+4×(3-x),

  x=0.75L,则二氧化氮体积为2.25L,相同条件下,混合气体中NO和NO2的体积比等于物质的量之比为:0.75:2.25=1:3,

  故答案为:1:3;

  (3)由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极,在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2,利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有水生成,所以阴极上发生的电极反应式为:2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O,

  故答案为:2NO3-+10e-+12H+=6H2O+N2↑;

  (4)①根据图示知道t1时刻前,硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小,亚铁离子浓度增大,则是金属铁和硝酸之间的反应,即4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O;根据反应:4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,原因是生成的Fe2+水解所致,

  故答案为:4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O;生成的Fe2+水解;

  ②将铁屑和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,活性炭和铁构成了无数个微小的铁碳原电池加快反应速率(或活性炭吸附作用,降低溶液中NH4+浓度),可以提高脱氮效果;

  根据实验原理:4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O,在酸性环境下,金属铁的脱氮效果更加,但是CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,增大了溶液的pH会降低脱氮效果,并且Fe2++CO32-=FeCO3↓,这样碳酸亚铁沉淀覆盖在反应物的表面阻止反应进行,

  故答案为:活性炭和铁构成了原电池,加快反应速率,此外,活性炭吸附生成物NH4+、OH-能降低出水中的NH4+浓度且使溶液的酸性增强;CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,溶液酸性减弱,脱氮效果降低,Fe2++CO32-=FeCO3↓,FeCO3覆盖在反应物的表面阻止反应进行.

2020-05-09 00:18:34

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