题目内容

【题目】环境问题已成为人类共同关注的话题,燃煤废气、汽车尾气中常含有的NOx、SO2、H2S等污染物,容易形成酸雨,破坏环境。其综合治理是当前重要的研究课题。

Ⅰ.以下是对酸雨的若干项评价,其中不正确的是__________

a.杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物的来源,破坏水生生态系统

b.对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害

c.导致臭氧层空洞

d.二氧化碳的过量排放,是形成酸雨的主要原因之一

Ⅱ.电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。

(1)电解NO制备NH4NO3原理如上方左图所示:

①阳极为石墨_____(填1或2),该电极的反应式为_____________。

②为使电解的副产物也完全转化为NH4NO3,需要补充的物质X的化学式为___________。

(2)用上方右图装置进行模拟电解NO2气体实验,可回收硝酸。

①外接电源a极为______极,左室发生的电极反应式为_____________。

②若有标准状况下2.24L NO2被吸收,通过质子交换膜(只允许质子通过)的H+为______mol。

③用含NO和NO2(不考虑NO2转化为N2O4)的废气进行模拟电解法吸收实验。电解过程中,有部分NO转化为HNO2。实验结束时,测得右室溶液中增加了1 mol HNO3、0.1 mol HNO2,同时左室收集到标准状况下28L H2。原气体中NO和NO2的体积比为____________。

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

【解析】

I.根据酸雨的性质进行判断;

Ⅱ.(1)电解NO制备NH4NO3时,在阳极上是NO失电子的氧化反应,在阴极上是NO得电子的还原反应,根据电极反应判断需要补充的物质X;

(2)①根据图知,电解时,左室中电极上氢离子放电生成氢气,则左室为阴极室,右室为阳极室,阳极上通入的是氮氧化物,生成的是硝酸,所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸;②n(NO2)=0.1mol,阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,有0.2mol氢离子生成,因为有0.1mol硝酸生成,据此分析判断;③根据氢气的体积计算转移的电子数;电解过程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成,计算出生成亚硝酸和硝酸转移的电子的物质的量,再结合N原子守恒及转移电子守恒列式计算。

Ⅰ.a.酸雨中含硫酸、硝酸,酸雨具有较强的酸性,其中的硝酸具有强氧化性,能杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物的来源,破坏水生生态系统,故a正确;b.酸雨具有较强的酸性,其中的硝酸具有强氧化性,电线、铁轨中含有金属铜、铁等,桥梁、房屋中含有金属和硅酸盐,它们都能和酸雨中的成分反应,故b正确;c.导致臭氧层空洞的是氟氯烃,不是酸雨,故c错误;d.硫的氧化物、氮的氧化物的过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错误;故选cd;

Ⅱ.(1)①根据图示,电解时,左室中电极上NO放电生成NH4+,电极反应式为NO+5e-+6H+=NH4++H2O,则左室为阴极室,右室为阳极室,阳极上通入的NO被氧化生成硝酸根离子,所以石墨2为阳极,阳极上电极反应式为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,故答案为:2;NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+;

②1molNO放电生成1molNH4+,转移5mol电子,1molNO被氧化生成硝酸根离子,转移3mol电子,根据得失电子守恒,生成的硝酸根离子的物质的量大于铵根离子,结合电极反应式,为使电解产物完全转化为NH4NO3,需要补充氨气,故答案为:NH3;

(2)①根据图知,电解时,左室中电极上氢离子放电生成氢气,则左室为阴极室,外接电源a极为负极,左室发生的电极反应式为2H++2e- = H2↑,右室为阳极室,阳极上通入的是氮氧化物,生成的是硝酸,所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸,电极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,故答案为:负;2H++2e- = H2↑;

②n(NO2)==0.1mol,阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,有0.2mol氢离子生成,因为有0.1mol硝酸生成,则有0.1mol氢离子通过质子交换膜进入阴极室,故答案为:0.1;

③标准状况下28L H2的物质的量n(H2)==1.25mol,转移电子的物质的量=1.25mol×2=2.5mol;测得右室溶液中增加了1 mol HNO3、0.1 mol HNO2,说明电解过程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成,根据N原子守恒得n(NO)+n(NO2)=1mol+0.1 mol=1.1 mol,生成0.1mol亚硝酸转移电子0.1mol,则生成硝酸转移电子物质的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol。设反应生成硝酸的NO物质的量为xmol、二氧化氮的物质的量为ymol,根据N原子守恒及转移电子守恒得: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,相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比,所以NO和二氧化氮的体积之比为8∶3,故答案为,8∶3。

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