Question

【題目】硝酸廠的煙氣中含有一定量的氮氧化物（NOx）,通常要將煙氣中的氮氧化物轉化為無毒無害的物質即脫硝。

（1）用空氣-水脫硝的方法是最經濟的方法。

已知：①2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=-123.4kJ·mol-1

②3NO2（g）+H2O（1）=2HNO3（aq）+NO（g）△H2=-73.6kJ·mol-1

寫出NO（g）、O2（g）和液體水反應生成HNO3（aq）的熱化學方程式______。

（2）吸收電解法是脫硝的種重要方法。先用稀硝酸吸收NOx、反應生成HNO2（一元弱酸），再將吸收液加入電解槽中進行電解，使之轉化為硝酸，其電解裝置如下圖所示。

①圖中a應連接電源的________（正極或負極），其電極反應式為_____。

②電解過程中總反應的化學方程式是_____。有10 mol HNO2參加反應.氧化產物的物質的量是_____。

③陰極區產生1mol氮氣時，理論上陽極區減少H+的物質的量約為_____。

Answer 1

【答案】4NO(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq) △H=-517.4kJ/mol 正極 HNO2+H2O-2e-=NO3-+3H+ 5HNO23HNO3+N2↑+H2O 6mol 10mol

【解析】

(1)已知：①2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H1=-123.4kJ·mol-1

②3NO2（g）+H2O（1）=2HNO3（aq）+NO（g）△H2=-73.6kJ·mol-1

根據蓋斯定律可知，將2×②+①×3，可得4NO2(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq)，△H=2×△H2+△H1×3=(-73.6 kJmol-1)×2+(-123.4 kJmol-1)×3=-517.4kJmol-1；

(2)①a電極上亞硝酸失電子生成硝酸，所以a為陽極，b為陰極，則a與電源的正極相連；陽極上亞硝酸失電子生成硝酸，其電極方程式為：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+；

②陽極上亞硝酸失電子生成硝酸，其電極方程式為：5H2O+5HNO2-10e-=5NO3-+15H+；陰極生成氮氣，反應式為2NO3-+10e-+12H+= N2↑+6H2O，兩式相加得電解過程中總反應的化學方程式為：5HNO23HNO3+N2↑+H2O，化合價升高的產物為氧化產物，即硝酸，根據總反應的化學方程式的比列關系可知有10 mol HNO2參加反應，氧化產物的物質的量是6 mol；

③陰極反應式為2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，所以陰極區產生1mol氮氣時，轉移電子為10mol，則有10molH+從陽極室進入陰極室，即理論上陽極區減少H+的物質的量約為10mol。