Question

【題目】氮和氮的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防和生活中都有極其廣泛的用途。請回答下列與氮元素有關(guān)的問題：

（1）亞硝酸氯(結(jié)構(gòu)式為Cl-N=O)是有機合成中的重要試劑，可由Cl2和NO在一定條件下通過以下反應(yīng)制得：2NO+Cl2=2ClNO，已知幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：

化學(xué)鍵	Cl-Cl	Cl-N	N=O	N=O(NO)
鍵能(kJ·mol-1)	243	a	607	630

請根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)△H=___kJmol-1。

（2）溫度一定時，在一個體積為1L的密閉容器中通入2molNO和1molCl2，10min時ClNO體積占?xì)怏w總體積40%（氣體的“體積分?jǐn)?shù)”即“物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)”），則反應(yīng)開始到10min內(nèi)NO的平均反應(yīng)速率：v(NO)=___mol·L-1·min-1

（3）以NH3為還原劑在脫硝裝置中消除煙氣中的氮氧化物，

主反應(yīng)為4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H1

副反應(yīng)：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=－1267.1kJ/mol

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=－907.3kJ/mol

①△H1=___。

②將煙氣按一定的流速通過脫硝裝置，測得出口NO的濃度與溫度的關(guān)系如圖1，試分析脫硝的適宜溫度是___（填序號）

a.<850℃ b.900~1000℃ c.>1050℃

（4）以連二亞硫酸鹽(S2O42-)為還原劑脫除煙氣中的NO，并通過電解再生，裝置如圖2。陰極的電極反應(yīng)式為___。

（5）利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，裝置如圖3所示，電池工作時，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y(N2O5)，可循環(huán)使用，則石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為：___。

Answer 1

【答案】289-2a 0.1 -1626.9kJ/mol b 2SO32-+2e-+4H+=S2O42-+2H2O NO2-e-+NO3-=N2O5

【解析】

(1)根據(jù)焓變等于反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和；

(2)根據(jù)速率公式進(jìn)行計算；

(3)根據(jù)蓋斯定律分析解答；

(4)根據(jù)電解原理，陰極發(fā)生還原反應(yīng)得電子書寫電極反應(yīng)式；

(5)根據(jù)原電池工作原理，正極發(fā)生還原反應(yīng)得電子書寫電極反應(yīng)式；

(1) 根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)△H=+243-(607+a)= 289-2akJmol-1，故答案：289-2a；

(2) 設(shè)氯氣的變化量為x

2NO(g) + C12(g) = 2C1NO(g)
起始(mol/L) 2 1 0
變化(mol/L) 2x x 2x
10min (mol/L) 2-2x 1-x 2x
10min時CINO體積分時=100%=40%，解得x=1，v(NO）==0.1mol·L-1·min-1；

故答案：0.1；

(3)①由已知副反應(yīng)：②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H2=－1267.1kJ/mol

③4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H3=－907.3kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律②2-③得：①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)，所以△H1=(－1267.1kJ/mol )2-(－907.3kJ/mol)= -1626.9kJ/mol；

故答案：-1626.9kJ/mol；

②由濃度與溫度的關(guān)系如圖1可知，當(dāng)溫度在900~1000℃時，氮氧化物殘留濃度較低，所以脫硝的適宜溫度是900~1000℃，故b正確；

故答案：b；

(4)由圖可知，陰極液的成分為S2O42-，在陰極上SO32-得電子生成S2O42-，所以陰極的電極反應(yīng)式為2SO32-+2e-+4H+=S2O42-+2H2O；

故答案：2SO32-+2e-+4H+=S2O42-+2H2O；

(5)由已知將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y(N2O5)可知，石墨Ⅰ附近是NO2失電子生成N2O5，其電極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：NO2-e-+NO3-=N2O5；

故答案：NO2-e-+NO3-=N2O5。