Question

硝酸工业尾气中含有NO，可以利用强氧化剂过硫酸钠(Na₂S₂O₈)氧化脱除NO，可以消除污染。

（1）NO₃^-空间构型为__________。

（2）O、N、S三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________。

（3）在反应2中，NO₂^-的初始浓度为0.1 mol·L^－1，反应为NO₂^-＋S₂O₈^2-＋2OH^－NO₃^-＋2SO₄^2-＋H₂O。不同温度下，达到平衡时NO₂^-的脱除率与过硫酸钠(Na₂S₂O₈)初始浓度的关系如图1所示。

图中点a、点b和点c的平衡常数K的大小关系____。

（4）间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图2所示，质子膜允许H^＋和H₂O通过。电极 Ⅰ 的电极反应式为____，每处理1 mol NO，可同时得到____g O₂。

Answer

平面正三角形 S＜O＜N Ka =Kc ＜Kb 2HSO3- + 2e-+ 2H+＝S2O42- + 2H2O 16

【解析】

（1）根据价电子互斥理论分析NO3-的空间构型；

（2）N原子2p能级半充满，结构较稳定；

（3）由图象可知，Na2S2O8初始浓度相同时，NO2-的脱除率随温度升高而增大；

（4）由图示可知，电极Ⅰ发生HSO3- →S2O42-反应，根据得失电子守恒计算生成氧气的质量。

（1）NO3-中N原子的价电子对数是，配位原子数为3，无孤电子对，NO3-空间构型为平面正三角形；

（2）同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，N原子2p能级半充满，结构稳定，所以第一电离能O＜N；同主族元素从上到下第一电离能减小，所以第一电离能S＜O，O、N、S三种元素的第一电离能由小到大的顺序为S＜O＜N；

（3）K只与温度有关，则Ka = Kc ，Na2S2O8初始浓度相同时，NO2-的脱除率随温度升高而增大，即升高温度，平衡正向移动，所以温度越高K越大，点a、点b和点c的平衡常数K的大小关系为Ka = Kc ＜Kb；

（4）由图示可知，电极Ⅰ发生HSO3- →S2O42-反应，S元素得电子化合价降低，电极Ⅰ的电极反应式为2HSO3- + 2e-+ 2H+＝S2O42- + 2H2O；NO→N2，N元素化合价由+2降低为0，处理1 mol NO转移2mol电子，电极Ⅱ的电极反应式是2H2O- 4e-＝4H+ +O2↑，根据得失电子守恒，生成氧气的质量是16g。