题目内容

【题目】某些氮的化合物是引起大气污染、水体污染和土壤污染原因之一。

I.汽车和工业废气中的氮氧化物是城市空气污染的主要来源。氮氧化物处理通常有下列途径:

(1)在汽车排气管内安装催化转化器,其反应为2NO(g) +2CO(g)= 2CO2(g) +N2(g)。

①该反应能够正向自发进行,则正反应的ΔH_________0(填“>”“<”)。

②根据传感器记录某温度下,NO、CO的反应进程,测量所得数据绘制出图1。前1s内平均反应速率v(N2)=__________mol/(L·s);第2s时的X值范围_________________________

(2)烟气中的氮氧化物(NOx)可与甲烷在一定条件下反应转化为无害成分,从而消除污染。已知

反应

反应热(H/kJ·mol-1

平衡常数(K)

CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)

a

K1

N2(g)+O2(g)═2NO(g)

b

K2

CH4脱硝的热化学方程式为CH4(g) + 4NO (g)CO2(g) + 2N2(g) + 2H2O (l)ΔH=_________kJ/mol(用a、b表示);平衡常数K3=_________(用K1K2表示)。

II.氰化钠是一种重要的基本化工原料。天津港爆炸中,氰化钠产生泄漏,为了避免给土壤和水体带来污染,消防员通过喷洒双氧水来处理泄漏的氰化钠。

(3)已知:NaCN + H2O2+ H2O=NaHCO3+ NH3↑,用H2O2处理1mol NaCN时,反应中转移电子的物质的量为_________mol(NaCNC+2价)。

(4)某兴趣小组检测处理后的氰化钠废水是否达标。

已知:①废水中氰化钠的最高排放标准为0.50 mg/L。

②Ag++2CN= [Ag(CN)2],Ag++I= AgI↓,AgI呈黄色,且CN优先与Ag+反应。

③实验如下:取30.00mL处理后的氰化钠废水于锥形瓶中,并滴加几滴KI溶液作指示剂,1.000×10-4mol/LAgNO3标准溶液滴定,消耗AgNO3溶液的体积为1.50 mL。

④滴定终点的判断方法是_________

⑤经计算处理后的废水中NaCN的浓度为_________mg/L(保留两位小数),处理后的废水是否达到排放标准:________(填”)

III.工业废水中,含有NaNO2。NaNO2固体外观酷似食盐,误食会中毒。可用电解法将废水中少量的转化为N2以降低其危害。写出在酸性条件下转化为氮气的电极反应式为_____________

【答案】 2.7×104 25.2<X<30.6 a﹣2b 2 滴入最后一滴溶液,出现黄色沉淀,且半分钟内不消失 0.49 【答题空10】2NO2-+8H++6e-=N2+4H2O

【解析】

(1)①反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)能够自发进行,反应S<0,若满足H-TS<0,必须H<0,故答案为:<;

②一氧化氮的反应速率为v(CO)===5.4×10-3mol/(L·s),同一化学反应同一时间段内,各物质的反应速率之比等于计量数之比,所以v(N2)=v(CO)=2.7×10-4mol/(L·s);因为随着反应进行反应速率越来越小,所以第2S消耗的CO小于第1S36-30.6=5.4,则第2s时的30.6>x>30.6-5.4=25.2,故答案为:2.7×10-4;25.2<X<30.6;

(2)CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) K1=H=akJmol-1N2(g)+O2(g)═2NO(g) K2=H=bkJmol-1;依据盖斯定律计算,①-×2得到CH4脱硝的热化学方程式为CH4(g)+4NO(g)═CO2(g)+2N2(g)+2H2O(l)H=(a-2b)kJmol-1;K3==故答案为:a-2b

(3)NaCN与双氧水反应为:NaCN+H2O2+H2O=NaHCO3+NH3,反应中C元素化合价升高,被氧化,O元素化合价降低,被还原,处理1molNaCN,C元素化合价由+2价升高为+4价,则转移2mol电子;故答案为:2;

Ag+CN-反应生成[Ag(CN)2]-,当CN-反应结束时,滴入最后一滴硝酸银溶液,Ag+I-生成AgI黄色沉淀,且半分钟内不消失,说明反应到达滴定终点,故答案为:滴入最后一滴溶液,出现黄色沉淀,且半分钟内不消失;

⑤消耗AgNO3的物质的量为1.5×10-3L×0.0001mol/L=1.50×10-7mol,根据方程式Ag++2CN-=[Ag(CN)2]-,处理的废水中氰化钠的质量为1.50×10-7mol×2×49g/mol=1.47×10-5g,废水中氰化钠的含量为=0.49mg/L<0.50mg/L,处理后的废水达到达到排放标准,能排放,故答案为:0.49;能

III.电解时,得电子的微粒在阴极上发生还原反应,电解亚硝酸根离子溶液时,阴极上亚硝酸根离子得电子发生还原反应生成氮气和水,电极反应式为2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O,故答案为:2NO2-+8H++6e-=N2+4H2O。

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