Question

【題目】電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環境效益和經濟效益．實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示（圖中電極均為石墨電極）．
（1）若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗． ①寫出電解時NO2發生反應的電極反應式： ．
②若有標準狀況下2.24LNO2被吸收，通過陽離子交換膜（只允許陽離子通過）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轉化為N2O4）的廢氣進行模擬電解法吸收實驗． ①實驗前，配制10L0.2molL﹣1硝酸溶液需量取mL的密度為1.4gmL﹣1、質量分數為63%的濃硝酸．
（3）②電解過程中，有部分NO轉化為HNO2 ， 實驗結束時，測得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2 ， 同時左室收集到標準狀況下28LH2 ． 計算原氣體中NO和NO2的體積比（假設尾氣中不含氮氧化物，寫出計算過程）．

Answer 1

【答案】
（1）NO2﹣e﹣+H2O=NO3﹣+2H+；0.1
（2）142.9
（3）解：n（H2）= =1.25mol，根據轉移電子守恒得轉移電子物質的量=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，說明電解過程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成， 根據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亞硝酸轉移電子0.1mol且需要0.1mol電子，則生成硝酸轉移電子物質的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol， 設參加反應生成硝酸的NO物質的量為xmol、二氧化氮的物質的量為ymol，根據N原子守恒及轉移電子守恒得：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的量之比，所以NO和NO2的體積之比為8：3
【解析】解：（1）①根據圖知，電解時，左室中電極上氫離子放電生成氫氣，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以陽極上氮氧化物失電子和水生成硝酸，電極反應式為NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ ， 所以答案是：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；②n（NO2）= =0.1mol，陽極反應式為NO2﹣e﹣+H2O=NO3﹣+2H+ ， 有0.2mol氫離子生成，因為有0.1mol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濃硝酸的物質的量濃度= = mol/L=14mol/L，根據溶液稀釋前后溶質的物質的量不變計算；（3）②n（H2）= =1.25mol，
根據轉移電子守恒得轉移電子物質的量=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 ， 說明電解過程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成， 根據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亞硝酸轉移電子0.1mol且需要0.1mol電子，則生成硝酸轉移電子物質的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol， 設參加反應生成硝酸的NO物質的量為xmol、二氧化氮的物質的量為ymol，根據N原子守恒及轉移電子守恒得：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的量之比，所以NO和二氧化氮的體積之比為8：3