Question

氮氧化物是造成空气污染和雾霾天气的原因之一．
（1）可用NH₃还原氮氧化物：NH₃+NO+NO₂→N₂+H₂O（未配平），已知1mol NO₂和一定量的NO共消耗4molNH₃，则反应中转移的电子总数为

 

，参加反应的NO的物质的量为

 

．
（2）可用甲烷催化还原氮氧化物．
CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）   K₁△H₁
CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）     K₂△H₂
则CH₄（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+CO₂（g）+2₂O（g）△H=

 

（用△H₁、△H₂表示），该反应的化学平衡常数K=

 

（用K₁、K₂表示）
（3）将CO和NO₂通过燃料电池转化为CO₂和N₂，可实现除污和发电，该电池以Na₂O为电解质，在熔融状态下传导O^2-，其正极电极反应式为

 

．
（4）如图所示，用电解方法消除酸性废水中的NO₃^-，电源正极为

 

（填“a”或“b”），阴极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,氧化还原反应的计算,化学平衡常数的含义

专题：

分析：（1）NH₃中的氮由-3价变为0价，1mol的氮转移3mol的电子；根据得失电子守恒分析解答；
（2）根据盖斯定律分析解答；根据平衡常数表达式书写；
（3）正极发生还原反应，元素化合价降低，由此分析；
（4）根据图象知，硝酸根离子得电子发生氧化反应，生成氮气，所a为正极，以此解答该题．

解答： 解：（1）NH₃中的氮由-3价变为0价，1mol的氮转移3mol的电子，所以消耗4molNH₃，转移电子数为12N_A；根据得失电子守恒，1mol NO₂的得到4mol的电子，还需4mol的NO得到8mol的电子，故答案为：12N_A；4mol；
（2）CH₄（g）+4NO₂（g）?4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）①；CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）②，目标反应为：

①+②

2

，所以△H=

△H1+△H2

2

，K=

K1×K2

，故答案为：

△H1+△H2

2

；

K1×K2

；
（3）正极发生还原反应，氮元素化合价降低，所以电极反应式为：2NO₂+8e^-=N2+4O^2-，故答案为：2NO₂+8e^-=N2+4O^2-；
（4）根据图象知，硝酸根离子得电子发生氧化反应，生成氮气，所以a为正极，阴极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，
故答案为：a；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

点评：本题考查了电解原理，明确阴阳极上发生的电极反应及离子移动方向、阴阳极的判断方法等知识点即可解答，难点是电极反应式的书写，难度中等．