Question

工业上通常用下列方法治理含氮化合物的污染．
（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO_x、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/molC（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol写出NO（g）与CO（g）催化转化成N₂（g）和CO₂（g）的热化学方程式

 

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（2）用NH₃还原NO_x生成N₂和H₂O．现有NO、NO₂的混合气3L，可用同温同压下3.5L的NH₃恰好使其完全转化为N₂，则原混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为

 

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（3）电化学降解治理水中硝酸盐污染．在酸性条件下，电化学降解NO的原理如图1，A为电源的

 

极，阴极反应式为

 

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（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离．图2是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀--溶解图象，图中直线上的点表示平衡状态．当溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol?L^-1时，认为该离子沉淀完全．
①相同条件下，Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三种物质的溶度积常数最大的是

 

，
图中A、B、C三点中表示Fe（OH）₃的沉淀速率大于溶解速率的是

 

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②由图可得Fe（OH）₂的溶度积的值为

 

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Answer 1

考点：热化学方程式,化学方程式的有关计算,原电池和电解池的工作原理,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：计算题,基本概念与基本理论

分析：（1）根据方程式的加减得出NO与CO催化转化成N₂和CO₂的化学方程式，焓变相应的加减，从而得出其热化学反应方程式；
（2）氮氧化物与氨气发生的反应是氧化还原反应，氮氧化物把氨气氧化为氮气，本身被还原为氮气，可以利用反应方程式通过设未知列方程组计算；也可以根据氧化还原反应的电子守恒计算；也可以利用平均值法计算；
（3）在电解池的阴极上发生得电子的还原反应，据此书写电极反应；
（4）①由图象可知，相同条件下，Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三种物质的溶度积常数最大的是Cr（OH）₃；曲线上的点为饱和溶液时，曲线左边是未饱和溶液，右边为过饱和溶液；
②当PH=9时，c（Fe²⁺）=1×10^-5mol?L^-1，再根据Ksp表达式求算．

解答： 解：（1）N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol①
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol②
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol ③
方程式③×2-②-①得NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）
所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol，
故答案为：2NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol；
（2）根据反应可知：氨气被氧化为氮气，NH₃～N₂～3e^-；一氧化氮被还原为氮气，NO～N₂～2e^-二氧化氮被还原为氮气，
NO₂～N₂～4e^-
设一氧化氮体积为x，二氧化氮体积为3-x，氨气的体积为3.5L，根据电子守恒可知：3.5L×3=2x+4×（3-x），
x=0.75L，二氧化氮体积为2.25L，则相同条件下，混合气体中NO和NO₂的体积比等于物质的量之比=0.75：2.25=1：3，
故答案为：1：3；
（3）根据装置图示可以看出，右端电极上发生得电子的还原反应，即为阴极，所以B是负极，A是正极，阴极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，所以B是负极，A是正极，
故答案为：正；2NO₃^-+12 H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
（4）①图象分析判断，相同条件下，Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Cr（OH）₃三种物质的溶度积常数最大的是Cr（OH）₃；曲线上的点为饱和溶液时，曲线左边是未饱和溶液，右边为过饱和溶液；在过饱和溶液中要有固体析出，C点为过饱和溶液，其溶质的沉淀速率大于溶解速率，
故答案为：Cr（OH）₃；C；
②由图象可知，当PH=9时，c（Fe²⁺）=1×10^-5mol?L^-1，Ksp=c（Fe²⁺）?c²（OH^-）=1×10^-5×（1×10^-5）² =1×10^-15，故答案为：1×10^-15．

点评：本题考查了热化学方程式计算应用，氧化还原反应，影响反应速率和平衡的因素，沉淀溶解平衡理解分析判断，化学电源新型电池知识，明确元素化合价是解本题关键，注意该反应中元素化合价发生变化，图象分析判断方法的应用是解题关键，题目难度大．