Question

硝酸厂的烟气中含有一定量的氮氧化物（NO_x）,通常要将烟气中的氮氧化物转化为无毒无害的物质即脱硝。

（1）用空气-水脱硝的方法是最经济的方法。

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

写出NO（g）、O₂（g）和液体水反应生成HNO₃（aq）的热化学方程式______。

（2）吸收电解法是脱硝的种重要方法。先用稀硝酸吸收NO_x、反应生成HNO₂（一元弱酸），再将吸收液加入电解槽中进行电解，使之转化为硝酸，其电解装置如下图所示。

①图中a应连接电源的________（正极或负极），其电极反应式为_____。

②电解过程中总反应的化学方程式是_____。有10 mol HNO₂参加反应.氧化产物的物质的量是_____。

③阴极区产生1mol氮气时，理论上阳极区减少H⁺的物质的量约为_____。

Answer

4NO(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq) △H=-517.4kJ/mol 正极 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

根据盖斯定律可知，将2×②+①×3，可得4NO2(g)+3O2(g)+2H2O(l)=4HNO3(aq)，△H=2×△H2+△H1×3=(-73.6 kJ•mol-1)×2+(-123.4 kJ•mol-1)×3=-517.4kJ•mol-1；

(2)①a电极上亚硝酸失电子生成硝酸，所以a为阳极，b为阴极，则a与电源的正极相连；阳极上亚硝酸失电子生成硝酸，其电极方程式为：H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+；

②阳极上亚硝酸失电子生成硝酸，其电极方程式为：5H2O+5HNO2-10e-=5NO3-+15H+；阴极生成氮气，反应式为2NO3-+10e-+12H+= N2↑+6H2O，两式相加得电解过程中总反应的化学方程式为：5HNO23HNO3+N2↑+H2O，化合价升高的产物为氧化产物，即硝酸，根据总反应的化学方程式的比列关系可知有10 mol HNO2参加反应，氧化产物的物质的量是6 mol；

③阴极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，所以阴极区产生1mol氮气时，转移电子为10mol，则有10molH+从阳极室进入阴极室，即理论上阳极区减少H+的物质的量约为10mol。