Question

【題目】研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理，對于消除其對環(huán)境的污染有重要意義。請回答下列與氮元素有關(guān)的問題:

(1)亞硝酸氯(結(jié)構(gòu)式為Cl-N=O)是有機(jī)合成中的重要試劑。它可由Cl2和NO在通常條件下反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式為2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。已知幾種化學(xué)的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示:

當(dāng)Cl2與NO反應(yīng)生成ClNO的過程中轉(zhuǎn)移了4mol電子，理論上放出的熱量為____kJ.

(2)在一個(gè)恒容密閉容器中充入2molNO(g)和1 mol Cl2(g)發(fā)生(1)中反應(yīng)，在溫度分別為T1、T2時(shí)測得NO的物質(zhì)的量(單位:mol)與時(shí)間的關(guān)系如下表所示

①T1________T2(填“>“”＜”或”＝”)。

②溫度為T2℃時(shí)，在相同容器中，充入4molNO(g)和2mo1Cl2(g)，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率___________50%(填“大于”、“等于”或“小于”)

③溫度為T2℃時(shí)，起始時(shí)容器內(nèi)的強(qiáng)為p0，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(3)近年來，地下水中的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問題。在金屬Pt、Cu和銥(Ir)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮(NO3-)，其工作原理如圖所示

①Ir表面發(fā)生反應(yīng)的方程式為_________________________________________________。

②若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，造成的后果是___________________________________。

II:利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來精煉銀，裝置如圖所示

請回答下列問題:

(4)①甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y是N2O5，可循環(huán)使用，則石墨II負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________________________________。

②若用10A的電流電解60min，已知該電解池的電解效率為80.4％，則乙中陰極得到____g質(zhì)量的Ag。(保留小數(shù)點(diǎn)后一位。通過一定電量時(shí)陰極上實(shí)際沉積的金屬質(zhì)量與通過相同電量時(shí)理論上應(yīng)沉積的金屬質(zhì)量之比叫電解效率。法拉第常數(shù)為96500C/mol)

Answer 1

【答案】222.0 < 大于 H2+N2O = N2+H2O 若Pt顆粒增多，NO3-更多轉(zhuǎn)化為NH4+存在溶液中，不利于降低溶液中含氮量，產(chǎn)生有污染的氣體 O2+4e-+2N2O5=4NO3- 32.4

【解析】

（1）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），反應(yīng)的焓變△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，據(jù)此計(jì)算；

（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間短；

②在相同容器中，充入4mol NO和2mol Cl2，相當(dāng)于增加一倍反應(yīng)物濃度，容器中壓強(qiáng)增大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；據(jù)此分析；

③分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則Kp= ；

（3）①由原理的示意圖可知，Ir的表面氫氣和N2O發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O；
②由原理的示意圖可知，若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，則NO3-會更多的轉(zhuǎn)化成銨根。
（4）①甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成N2O5，說明氮元素的化合價(jià)升高，石墨Ⅰ為負(fù)極，電極反應(yīng)式為NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ為正極O2+2N2O5+4e-═4NO3-；
②先計(jì)算電子的物質(zhì)的量，求出理論可得到Ag，再根據(jù)電解效率求出實(shí)際所得。

（1）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g），1mol Cl2參與反應(yīng)發(fā)生焓變△H=243KJ/mol+2×630KJ/mol-2×（200KJ/mol+607KJ/mol）=-111kJ/mol，此時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子，則有4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，熱量變化為222.0kJ，
故答案為：222.0；

（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越大，單位時(shí)間內(nèi)消耗NO的量越多，所以T1＜T2，
故答案為：＜；

②在一個(gè)恒容密閉容器中充入2 mol NO（g）和1molCl2（g）發(fā)生（2）中反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)，NO轉(zhuǎn)化率=(2mol-1mol)/2mol×100%=50%，在相同容器中，充入4mol NO和2mol Cl2，相當(dāng)于增加一倍反應(yīng)物濃度，容器中壓強(qiáng)增大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，

故答案為：大于；

③起始物質(zhì)的量為3mol，壓強(qiáng)為p0，反應(yīng)后各物質(zhì)變化為：n(NO)=1mol,n(Cl2)=0.5,n(ClNO)=1mol，反應(yīng)后總物質(zhì)的量為2.5mol，壓強(qiáng)為2.5/3P0=5/6P0，則，故答案為：；

（3）①由原理的示意圖可知，Ir的表面發(fā)生反應(yīng)：H2+N2O = N2+H2O，

故答案為：H2+N2O = N2+H2O

②由原理的示意圖可知，若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，則NO3-會更多的轉(zhuǎn)化成銨根，不利于降低溶液中的含氮量，
故答案為：若Pt顆粒增多，NO3-更多轉(zhuǎn)化為NH4+存在溶液中，不利于降低溶液中含氮量，產(chǎn)生有污染的氣體；

（4）①甲池工作時(shí)，NO2轉(zhuǎn)變成N2O5，說明氮元素的化合價(jià)升高，石墨Ⅰ為負(fù)極，電極反應(yīng)式為NO2+NO3--e-=N2O5，石墨Ⅱ為正極，電極反應(yīng)：O2+2N2O5+4e-═4NO3-，
故答案為：O2+2N2O5+4e-═4NO3-；

②用10A的電流電解60min，則電子的物質(zhì)的量為（10×60×60）/96500mol=0.373mol，理論可得到0.373molAg，電池效率為80.4%，所以實(shí)際得到的Ag為0.373mol×80.4%=32.4g，

故答案為：32.4。