Question

【題目】環(huán)境問題已成為人類共同關(guān)注的話題，燃煤廢氣、汽車尾氣中常含有的NOx、SO2、H2S等污染物，容易形成酸雨，破壞環(huán)境。其綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。

Ⅰ．以下是對酸雨的若干項(xiàng)評價(jià)，其中不正確的是__________

a．殺死水中的浮游生物，減少魚類食物的來源，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)

b．對電線、鐵軌、橋梁、房屋等均會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害

c．導(dǎo)致臭氧層空洞

d．二氧化碳的過量排放，是形成酸雨的主要原因之一

Ⅱ．電解法處理氮氧化物廢氣有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益（圖中電極均為石墨）。

（1）電解NO制備NH4NO3原理如上方左圖所示：

①陽極為石墨_____(填1或2)，該電極的反應(yīng)式為_____________。

②為使電解的副產(chǎn)物也完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需要補(bǔ)充的物質(zhì)X的化學(xué)式為___________。

（2）用上方右圖裝置進(jìn)行模擬電解NO2氣體實(shí)驗(yàn)，可回收硝酸。

①外接電源a極為______極，左室發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________。

②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L NO2被吸收，通過質(zhì)子交換膜(只允許質(zhì)子通過)的H+為______mol。

③用含NO和NO2(不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4)的廢氣進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。電解過程中，有部分NO轉(zhuǎn)化為HNO2。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測得右室溶液中增加了1 mol HNO3、0.1 mol HNO2，同時(shí)左室收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下28L H2。原氣體中NO和NO2的體積比為____________。

Answer 1

【答案】cd 2 NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+ NH3 負(fù) 2H++2e- = H2↑（或2H2O+2e- = H2↑+2OH-） 0.1 8∶3

【解析】

I.根據(jù)酸雨的性質(zhì)進(jìn)行判斷；

Ⅱ.(1)電解NO制備NH4NO3時(shí)，在陽極上是NO失電子的氧化反應(yīng)，在陰極上是NO得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)判斷需要補(bǔ)充的物質(zhì)X；

(2)①根據(jù)圖知，電解時(shí)，左室中電極上氫離子放電生成氫氣，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極上通入的是氮氧化物，生成的是硝酸，所以陽極上氮氧化物失電子和水生成硝酸；②n(NO2)=0.1mol，陽極反應(yīng)式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，有0.2mol氫離子生成，因?yàn)橛?/span>0.1mol硝酸生成，據(jù)此分析判斷；③根據(jù)氫氣的體積計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；電解過程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成，計(jì)算出生成亞硝酸和硝酸轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，再結(jié)合N原子守恒及轉(zhuǎn)移電子守恒列式計(jì)算。

Ⅰ．a．酸雨中含硫酸、硝酸，酸雨具有較強(qiáng)的酸性，其中的硝酸具有強(qiáng)氧化性，能殺死水中的浮游生物，減少魚類食物的來源，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，故a正確；b．酸雨具有較強(qiáng)的酸性，其中的硝酸具有強(qiáng)氧化性，電線、鐵軌中含有金屬銅、鐵等，橋梁、房屋中含有金屬和硅酸鹽，它們都能和酸雨中的成分反應(yīng)，故b正確；c．導(dǎo)致臭氧層空洞的是氟氯烴，不是酸雨，故c錯(cuò)誤；d.硫的氧化物、氮的氧化物的過量排放是形成酸雨的主要原因，二氧化碳不是形成酸雨的原因，故d錯(cuò)誤；故選cd；

Ⅱ．(1)①根據(jù)圖示，電解時(shí)，左室中電極上NO放電生成NH4+，電極反應(yīng)式為NO+5e-+6H+=NH4++H2O，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極上通入的NO被氧化生成硝酸根離子，所以石墨2為陽極，陽極上電極反應(yīng)式為：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，故答案為：2；NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+；

②1molNO放電生成1molNH4+，轉(zhuǎn)移5mol電子，1molNO被氧化生成硝酸根離子，轉(zhuǎn)移3mol電子，根據(jù)得失電子守恒，生成的硝酸根離子的物質(zhì)的量大于銨根離子，結(jié)合電極反應(yīng)式，為使電解產(chǎn)物完全轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需要補(bǔ)充氨氣，故答案為：NH3；

(2)①根據(jù)圖知，電解時(shí)，左室中電極上氫離子放電生成氫氣，則左室為陰極室，外接電源a極為負(fù)極，左室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H++2e- = H2↑，右室為陽極室，陽極上通入的是氮氧化物，生成的是硝酸，所以陽極上氮氧化物失電子和水生成硝酸，電極反應(yīng)式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，故答案為：負(fù)；2H++2e- = H2↑；

②n(NO2)==0.1mol，陽極反應(yīng)式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+，有0.2mol氫離子生成，因?yàn)橛?/span>0.1mol硝酸生成，則有0.1mol氫離子通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室，故答案為：0.1；

③標(biāo)準(zhǔn)狀況下28L H2的物質(zhì)的量n(H2)==1.25mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=1.25mol×2=2.5mol；測得右室溶液中增加了1 mol HNO3、0.1 mol HNO2，說明電解過程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成，根據(jù)N原子守恒得n(NO)+n(NO2)=1mol+0.1 mol=1.1 mol，生成0.1mol亞硝酸轉(zhuǎn)移電子0.1mol，則生成硝酸轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol。設(shè)反應(yīng)生成硝酸的NO物質(zhì)的量為xmol、二氧化氮的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)N原子守恒及轉(zhuǎn)移電子守恒得：x+y=1.1-0.1，3x+y=2.4，解得x=0.7，y=0.3，n(NO)∶n(NO2)=(0.7+0.1)mol∶0.3mol=8∶3，相同條件下氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，所以NO和二氧化氮的體積之比為8∶3，故答案為，8∶3。