Question

电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NO_x的装置如右图所示(图中电极均为石墨电极)。

（1）若用NO₂气体进行模拟电解法吸收实验。

① 写出电解时NO₂发生反应的电极反应式：________。

② 若有标准状况下2.24 L NO₂被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H^＋为________mol。

（2）某小组在右室装有10 L 0.2 mol·L^－1硝酸，用含NO和NO₂(不考虑NO₂转化为N₂O₄)的废气进行模拟电解法吸收实验。

①实验前，配制10 L 0.2 mol·L^－1硝酸溶液需量取________mL密度为1.4 g·mL^－1、质量分数为63%的浓硝酸。

②电解过程中，有部分NO转化为HNO₂。实验结束时，测得右室溶液中含3 mol HNO₃、0.1 mol HNO₂，同时左室收集到标准状况下28 LH₂。计算原气体中NO和NO₂的体积比(假设尾气不含氮氧化物，写出计算过程)。

Answer

（1） ①NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋②0.1

（2） ①142.9②根据原子守恒：

n(NO)＋n(NO2)＝3 mol－0.2 mol·L－1×10 L＋0.1 mol＝1.1 mol

根据电子守恒：0．1 mol×1＋[n(NO)－0.1 mol]×3＋n(NO2)×1＝×2

解得：n(NO)＝0.8 mol n(NO2)＝0.3 mol

V(NO)∶V(NO2)＝n(NO)∶n(NO2)＝0.8 mol∶0.3 mol＝8∶3

【解析】

试题分析：（1） ①根据图知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的为氮氧化物，生成的硝酸，所以阳极上氮氧化物失去电子和水反应生成硝酸，电极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋。②二氧化氮的物质的量为2.24/22.4=0.1摩尔，阳极反应式为，有0.2摩尔氢离子生成，因为有0.1摩尔硝酸生成，则有0.1摩尔氢离子引入阴极室。（2） ①浓硝酸的物质的量浓度为1000×1.4×63%/63=14mol/L，根据溶液稀释前后物质的量不变计算，所以浓硝酸的体积为0.2×10/14=142.9mL。②氢气的物质的量为28/22.4=1.25摩尔，根据转移电子守恒得转移电子的物质的量为1.25×2=2.5摩尔，电解前荣恶意中硝酸的物质的量为0.2×10=2摩尔，电解后溶液中含有3摩尔硝酸0.1摩尔亚硝酸，说明电解过程中有1，偶尔硝酸和0.1摩尔亚硝酸生成。根据原子守恒：n(NO)＋n(NO2)＝3 mol－0.2 mol·L－1×10 L＋0.1 mol＝1.1 mol

根据电子守恒：0．1 mol×1＋[n(NO)－0.1 mol]×3＋n(NO2)×1＝×2

解得：n(NO)＝0.8 mol n(NO2)＝0.3 mol

V(NO)∶V(NO2)＝n(NO)∶n(NO2)＝0.8 mol∶0.3 mol＝8∶3

考点：电解原理