Question

【題目】電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益．實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示（圖中電極均為石墨電極）．
（1）若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)． ①寫(xiě)出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式： ．
②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被吸收，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜（只允許陽(yáng)離子通過(guò)）的H+為mol．
（2）某小組在右室裝有10L0.2molL﹣1硝酸，用含NO和NO2（不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4）的廢氣進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)． ①實(shí)驗(yàn)前，配制10L0.2molL﹣1硝酸溶液需量取mL的密度為1.4gmL﹣1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸．
（3）②電解過(guò)程中，有部分NO轉(zhuǎn)化為HNO2 ， 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測(cè)得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2 ， 同時(shí)左室收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下28LH2 ． 計(jì)算原氣體中NO和NO2的體積比（假設(shè)尾氣中不含氮氧化物，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

【答案】
（1）NO2﹣e﹣+H2O=NO3﹣+2H+；0.1
（2）142.9
（3）解：n（H2）= =1.25mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=1.25mol×2=2.5mol，電解前溶液中n（HNO3）=0.2mol/L×10L=2mol，電解后溶液中含3mol HNO3、0.1molHNO2，說(shuō)明電解過(guò)程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成， 根據(jù)N原子守恒得n（NO）+n（NO2）=3 mol-0.2 molL-1×10 L+0.1 mol=1.1 mol， 生成0.1mol亞硝酸轉(zhuǎn)移電子0.1mol且需要0.1mol電子，則生成硝酸轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol， 設(shè)參加反應(yīng)生成硝酸的NO物質(zhì)的量為xmol、二氧化氮的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)N原子守恒及轉(zhuǎn)移電子守恒得：x+y=1.1-0.1，3x+y=2.4，解得x=0.7，y=0.3， n（NO）：n（NO2）=（0.7+0.1）mol：0.3mol=8：3，相同條件下氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，所以NO和NO2的體積之比為8：3
【解析】解：（1）①根據(jù)圖知，電解時(shí)，左室中電極上氫離子放電生成氫氣，則左室為陰極室，右室為陽(yáng)極室，陽(yáng)極上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以陽(yáng)極上氮氧化物失電子和水生成硝酸，電極反應(yīng)式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ ， 所以答案是：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；②n（NO2）= =0.1mol，陽(yáng)極反應(yīng)式為NO2﹣e﹣+H2O=NO3﹣+2H+ ， 有0.2mol氫離子生成，因?yàn)橛?.1mol硝酸生成，則有0.1mol氫離子引入陰極室；所以答案是：0.1；（2）①濃硝酸的物質(zhì)的量濃度= = mol/L=14mol/L，根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變計(jì)算；（3）②n（H2）= =1.25mol，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=1.25mol×2=2.5mol， 電解前溶液中n（HNO3）=0.2mol/L×10L=2mol，電解后溶液中含3mol HNO3、0.1molHNO2 ， 說(shuō)明電解過(guò)程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成， 根據(jù)N原子守恒得n（NO）+n（NO2）=3 mol-0.2 molL-1×10 L+0.1 mol=1.1 mol， 生成0.1mol亞硝酸轉(zhuǎn)移電子0.1mol且需要0.1mol電子，則生成硝酸轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol， 設(shè)參加反應(yīng)生成硝酸的NO物質(zhì)的量為xmol、二氧化氮的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)N原子守恒及轉(zhuǎn)移電子守恒得：x+y=1.1-0.1，3x+y=2.4，解得x=0.7，y=0.3， n（NO）：n（NO2）=（0.7+0.1）mol：0.3mol=8：3，相同條件下氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，所以NO和二氧化氮的體積之比為8：3