Question

14．近几年来关于氮污染的治理备受关注．
（1）混合氧化物LAGM是一种催化效果优异的汽车尾气三效催化剂，其组成为LaAlGeMn_0.3O_2.4．氧元素位于周期表中第二周期VIA族．Ge（锗）与碳同主族，与钾同周期，则Ge的原子结构示意图为．
（2）三效催化剂能同时实现汽车尾气中的CO、C_xH_y、NO_x三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图所示，
①在图示的转化中，X的化学式为Ba（NO₃）₂．
②SCR技术可使NO_x与NH₃的直接反应，实现无害转化．当NO与NO₂的物质的量之比为4：1时与NH₃发生反应的化学方程式：8NH₃+8NO+2NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$9N₂+12H₂O．
（3）过量次氯酸钠可使废水中NH₄⁺ 完全转化为N₂，若处理废水产生了0.112L N₂（标准状况），则需消耗0.25mol•L^-1的次氯酸钠的体积为60mL．

Answer 1

分析 （1）氧元素为8号元素，位于周期表中第二周期，第VIA；Ge（锗）与碳同主族，所以最外层4个电子与钾同周期，所以是四个电子层，根据化合价代数和为0分析解答；
（2）①由X+CO+CxHy→BaO+N₂+H₂O+CO₂可知，碳元素的化合价升高，所以必有另一种元素的化合降低，只能是氮元素，由此分析解答；
②NO与NO₂的物质的量之比为4：1时与NH₃发生反应生成氮气，设一氧化氮的物质的量为4mol，所以二氧化氮的物质的量为1mol，则两种气体共得电子的物质的量为：2×4+4=12mol，所以氨气的物质的量为3mol，根据得失电子守恒，反应为：4NO+NO₂+4NH₃=$\frac{9}{2}$N₂+6H₂O；
（3）根据反应的离子方程式进行计算．

解答 解：（1）氧元素为8号元素，位于周期表中第二周期，第VIA族；Ge（锗）与碳同主族，所以最外层4个电子与钾同周期，所以是四个电子层，所以Ge的原子结构示意图为，故答案为：二；VIA；；
（2）①（2）由X+CO+CxHy→BaO+N₂+H₂O+CO₂可知，碳元素的化合价升高，所以必有另一种元素的化合降低，只能是氮元素，根据质量守恒，X中必有钡元素，所以X是Ba（NO₃）₂，故答案为：Ba（NO₃）₂；
②NO与NO₂的物质的量之比为4：1时与NH₃发生反应生成氮气，设一氧化氮的物质的量为4mol，所以二氧化氮的物质的量为1mol，则两种气体共得电子的物质的量为：2×4+4=12mol，所以氨气的物质的量为3mol，根据得失电子守恒，反应为：4NO+NO₂+4NH₃=$\frac{9}{2}$N₂+6H₂O，所以化学方程式为：8NH₃+8NO+2NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$9N₂+12H₂O，故答案为：8NH₃+8NO+2NO₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$9N₂+12H₂O；
（3）由2NH₄⁺+3ClO^-=N₂↑+3Cl^-+2H⁺+3H₂O得，处理废水产生了0.112L 即$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol N₂（标准状况），则需消耗浓度为0.25mol•L^-1的次氯酸钠的体积为$\frac{0.005mol×3}{0.25mol•{L}^{-1}}$×1000ml=60ml，
故答案为：60．

点评 本题重点考查了氧化还原反应，注意把握氧化还原反应的本质是解决本题的关键，难度中等，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．