Question

【题目】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、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．写出NOx与CO催化转化成N2和CO2的化学方程式______．

（2）用NH3还原NOx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______．

（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，阴极反应式为______．

（4）科研小组研究铁屑对地下水脱氮的反应原理．

①pH=2.5时，用铁粉还原KNO3溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图2（部分副反应产物曲线略去）．请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式______，t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是______．

②pH=2.5时，将铁屑和活性炭同时加入硝酸钾溶液中，可以加快脱氮速率，其原因是______．通常地下水中含有CO32﹣，会降低脱氮效果，其原因为____________________．

Answer 1

【答案】 2NOx+2xCON2（g）+2xCO2 1：3 2NO+12H++10e﹣=N2↑+6H2O 4Fe+NO3﹣+10H+═4Fe2++NH4++3H2O 生成的Fe2+水解 活性炭和铁构成了原电池，加快反应速率 Fe2+ 与CO32﹣反应生成的难溶物覆盖在反应物的表面阻止反应进行（或者CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液酸性减弱，脱氮效果降低）

【解析】本题主要考查NOx等含氮化合物的性质。

（1）NOx与CO催化转化成N2和CO2的化学方程式：2NOx+2xCON2（g）+2xCO2。

（2）根据电子守恒可得V(NO)+V(NO2)=3L和2V(NO)+4V(NO2)=3V(NH3)=3×3.5L，解得V(NO)=0.75L和V(NO2)=2.25L，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比等于体积之比为1:3。

（3）在阴极NO被还原为N2，阴极反应式为2NO+12H++10e﹣=N2↑+6H2O。

（4）①t1时刻前c(NO3﹣)减小，c(NH4+)增大，pH增大，t1时刻前发生反应的离子方程式：4Fe+NO3﹣+10H+═4Fe2++NH4++3H2O，t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是生成的Fe2+水解。

②pH=2.5时，将铁屑和活性炭同时加入硝酸钾溶液中，可以加快脱氮速率，其原因是活性炭和铁构成了原电池，加快反应速率。通常地下水中含有CO32﹣，会降低脱氮效果，其原因为Fe2+ 与CO32﹣反应生成的难溶物覆盖在反应物的表面阻止反应进行（或者CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液酸性减弱，脱氮效果降低）。