Question

17．近几年来关于氮污染的治理备受关注
（1）三效催化剂是最常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系图1所示，化合物X可借助傅里叶红外光谱图（如图2所示）确定

①在图示的转化中，被还原的元索是N、O，X的化学式为Ba（NO₃）₂．
②氮元素在周期表中的位置是第二周期ⅤA族．
（2）SCR以技术可使NOx与NH₃直接反应，实现无害转化．当NO与NO₂的物质的量之比为2：l时，写出发生反应的化学方程式：16NH₃+12NO+6NO₂=17N₂+24H₂O．已知NOx与NH₃的反应△H＜O，为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是降温．（任写一条）．
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物反应过程如下：NO$→_{反应I}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{反应Ⅱ}^{NO_{2}SO_{3}水溶液}$N₂，反应I的化学方程式是2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+2HCl，反应II的离子方程式是2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-．
（4）加入过量次氯酸钠可使废水中NH₄⁺完全转化为N₂，而本身被还原为NaCl．
①写出次氯酸钠的电子式．
②检验废水中是否存在NH₄⁺的方法是向溶液里滴加浓NaOH溶液并加热，如果有气体放出且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则溶液里含有NH₄⁺．
③若处理废水产生了0.448L（标准状况），则需消耗浓度为2mol•L^-1的次氯酸钠的体积为30 mL．

Answer 1

分析 （1）①根据化合价降低为氧化剂被还原判断；根据傅里叶红外光谱图（如图2所示）确定化合物X含硝酸根；
②根据氮元素原子的核外电子排布情况确定在周期表的位置；
（2）根据NO_x与NH₃的直接反应，实现无害转化，则生成氮气和水，据此书写方程式；促使化学平衡正向移动的因素就可以提高氮氧化物的转化率；
（3）二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，根据氧化还原反应的规律知识来回答判断；
（4）①根据次氯酸钠氧化废水中NH₄⁺ 完全转化为N₂，而本身被还原为NaCl结合得失电子守恒配平方程式，根据反应的离子方程式进行计算；
②检验铵根离子，通常加入强碱溶液加热，然后用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明溶液中含有铵根离子，据此进行解答；
③根据反应的离子方程式进行计算．

解答 解：（1）①在图1所示的转化中N、O化合价降低为氧化剂被还原；由傅里叶红外光谱图（如图2所示）确定化合物X含硝酸根，再结合图一由钡离子参与，所以X为Ba（NO₃）₂；
故答案为：N、O；Ba（NO₃）₂；
②氮元素原子的核外电子排布是2、5，所以氮元素在周期表中的位置是：第二周期ⅤA族，故答案为：第二周期ⅤA族；
（2）因为NO_x与NH₃的直接反应，实现无害转化，则生成氮气和水，所以当NO与NO₂的物质的量之比为2：1时，发生反应的化学方程式为16NH₃+12NO+6NO₂=17N₂+24H₂O，促使化学平衡正向移动的因素就可以提高氮氧化物的转化率，反应△H＜O，为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是：降温，
故答案为：16NH₃+12NO+6NO₂=17N₂+24H₂O；降温；
（3）二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，二者之间会发生氧化还原反应：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，故答案为：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-；
（4）①次氯酸钠为离子化合物，电子式应为，故答案为：；
②检验铵根离子的方法为：向待测液里加入NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在液面上方，如果溶液变蓝，则待测液中肯定含有NH₄⁺，
故答案为：向溶液里滴加浓NaOH溶液并加热，如果有气体放出且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则溶液里含有NH₄⁺．
③因为次氯酸钠氧化废水中NH₄⁺ 完全转化为N₂，而本身被还原为NaCl，根据得失电子守恒，离子方程式为2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O，
由2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O得，处理废水产生了0.448L即0.02mol N₂（标准状况），则需消耗浓度为2mol•L^-1的次氯酸钠的体积为$\frac{0.02×3}{2}$×1000ml=30ml，故答案为：30．

点评 本题重点考查了氧化还原反应以及电解池的原理，从深层次的理解氧化还原反应的本质是解决本题的关键，难度不大，注意化合价降低为氧化剂被还原，化合价升高为还原剂被氧化．