Question

【題目】人類向大氣中排放的NOx對環境會產生危害，脫除NOx是科學家研究的重要課題。

(1) NOx對環境的一種危害是____。

(2) NH3還原法可將NOx還原為N2進行脫除。

已知：

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+180kJ/mol

寫出NH3還原NO反應的熱化學方程式：____。

(3)堿性KMnO4氧化法也可將NOx進行脫除。

①用KMnO4(NaOH)溶液進行煙氣中NO的脫除，將該離子方程式補充完整。____NO+____MnO4-+____=NO2-+3NO3-+__MnO42-+______

②下列敘述正確的是____(填字母序號)。

A．將脫除后的混合溶液進行分離可獲得氮肥

B．反應后混合溶液中：c( MnO4-)+2c(MnO42-)=c(K+)

C．在不同酸堿性條件下，KMnO4發生氧化還原反應的產物可能不同

③在實驗室用KMnO4 ( NaOH)溶液對模擬煙氣中的NO進行脫除。若將標準狀況下224 L含NO體積分數為10%的模擬煙氣進行處理，假設NO最終全部轉化為NO3-，理論上需要KMnO4的質量為____g(KMnO4摩爾質量為158 g·mol-l)。

(4)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脫除NO的過程如下圖所示。

①該脫除過程中，太陽能轉化為 ___能。

②在酸性水溶液中，光催化脫除原理和電化學反應原理類似。g-C3N4端的反應：O2+2H++2e-=H2O2；Pl端的反應： ___；NO2最終轉化為HNO3的化學方程式：___________。

Answer 1

【答案】酸雨、光化學煙霧、破壞臭氧層（汽車尾氣產生空氣污染、霧霾，合理給分） 4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-2070kJ·mol-1 4 10 14OH- 10 7H2O AC 474 化學 P1端的反應：NO-2e-+H2O=NO2+2H+ NO2最終轉化為HNO3的化學方程式：2NO2+H2O2=2HNO3

【解析】

(1) NOx對環境的危害有：NOx是產生酸雨（硝酸型酸雨）的一種污染源；是產生光化學煙霧的污染源；NOx能破壞臭氧層等，

故答案為：酸雨或光化學煙霧或破壞臭氧層；

(2)已知：①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H1=-1530kJ/mol，

②N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=+180kJ/mol，

①-②3得：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-1530 kJ/mol-180kJ/mol3=-2070kJ·mol-1，

故答案為：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) H=-2070kJ·mol-1；

(3)①反應中MnO4-→MnO42-，錳元素化合價從+7價降到+6價，NO→NO2-，氮元素化合價從+2價升高到+3價，NO→NO3-，氮元素化合價從+2價升高到+5價，根據得失電子守恒，所配系數為：4NO+10MnO4-+____=NO2-+3NO3-+10MnO42- +______，

根據電荷守恒，結合溶液為堿性溶液，反應物缺項為OH-，且系數為14；根據原子守恒，可確定生成物中的缺項為水且系數為7，

故答案為：4；10；14OH-；10；7H2O；

②A．由方程式可知，脫除反應后生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，分離后可獲得氮肥，故A正確；

B．根據原子守恒，KMnO4中n(K)=n(Mn)，所以反應后混合溶液中：c( MnO4-)+c(MnO42-)=c(K+)，故B錯誤；

C．溶液的酸堿性對氧化劑的氧化性有影響，所以在不同酸堿性條件下，KMnO4發生氧化還原反應的產物可能不同，故C正確；

故答案為：AC；

③根據得失電子守恒，得出關系式：NO~3KMnO4。標準狀況下224 L含NO體積分數為10%的NO的物質的量為224L×10%÷22.4L/mol=1mol，則需要KMnO4的質量為：1mol158g/mol=474g，

故答案為：474；

(4)①由圖可知，在光催化條件下，NO發生氧化反應最終生成HNO3，在此過程中，太陽能轉化為化學能，

故答案為：化學；

②由圖可知，該光催化脫除原理為原電池原理，其中g-C3N4端為原電池正極，得電子發生還原反應：O2+2H++2e-=H2O2；則Pl端為原電池負極發生失電子的氧化反應，電極反應為 NO-2e-+H2O=NO2+2H+；NO2和H2O2發生氧化還原反應生成HNO3，化學方程式：2NO2+H2O2=2HNO3，

故答案為：NO-2e-+H2O=NO2+2H+；2NO2+H2O2=2HNO3。