Question

【題目】工業上通常用下列方法治理含氮化合物的污染．

（1）用稀土等催化劑能將汽車尾氣中的CO、NOx、碳氫化合物轉化成無毒物質，從而減少汽車尾氣污染．寫出NOx與CO催化轉化成N2和CO2的化學方程式______．

（2）用NH3還原NOx生成N2和H2O．現有NO、NO2的混合氣3L，可用同溫同壓下3.5L的NH3恰好使其完全轉化為N2，則原混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為______．

（3）電化學降解治理水中硝酸鹽污染．在酸性條件下，電化學降解NO的原理如圖1，陰極反應式為______．

（4）科研小組研究鐵屑對地下水脫氮的反應原理．

①pH=2.5時，用鐵粉還原KNO3溶液，相關離子濃度、pH隨時間的變化關系如圖2（部分副反應產物曲線略去）．請根據圖中信息寫出t1時刻前發生反應的離子方程式______，t1時刻后，反應仍在進行，溶液中NH4+的濃度在增大，Fe2+的濃度卻沒有增大，可能的原因是______．

②pH=2.5時，將鐵屑和活性炭同時加入硝酸鉀溶液中，可以加快脫氮速率，其原因是______．通常地下水中含有CO32﹣，會降低脫氮效果，其原因為____________________．

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 活性炭和鐵構成了原電池，加快反應速率 Fe2+ 與CO32﹣反應生成的難溶物覆蓋在反應物的表面阻止反應進行（或者CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液酸性減弱，脫氮效果降低）

【解析】本題主要考查NOx等含氮化合物的性質。

（1）NOx與CO催化轉化成N2和CO2的化學方程式：2NOx+2xCON2（g）+2xCO2。

（2）根據電子守恒可得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，則原混合氣體中NO和NO2的物質的量之比等于體積之比為1:3。

（3）在陰極NO被還原為N2，陰極反應式為2NO+12H++10e﹣=N2↑+6H2O。

（4）①t1時刻前c(NO3﹣)減小，c(NH4+)增大，pH增大，t1時刻前發生反應的離子方程式：4Fe+NO3﹣+10H+═4Fe2++NH4++3H2O，t1時刻后，反應仍在進行，溶液中NH4+的濃度在增大，Fe2+的濃度卻沒有增大，可能的原因是生成的Fe2+水解。

②pH=2.5時，將鐵屑和活性炭同時加入硝酸鉀溶液中，可以加快脫氮速率，其原因是活性炭和鐵構成了原電池，加快反應速率。通常地下水中含有CO32﹣，會降低脫氮效果，其原因為Fe2+ 與CO32﹣反應生成的難溶物覆蓋在反應物的表面阻止反應進行（或者CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液酸性減弱，脫氮效果降低）。