Question

【題目】硝酸工業尾氣中含有NO，可以利用強氧化劑過硫酸鈉(Na2S2O8)氧化脫除NO，可以消除污染。

（1）NO3-空間構型為__________。

（2）O、N、S三種元素的第一電離能由小到大的順序為____________。

（3）在反應2中，NO2-的初始濃度為0.1 mol·L－1，反應為NO2-＋S2O82-＋2OH－NO3-＋2SO42-＋H2O。不同溫度下，達到平衡時NO2-的脫除率與過硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度的關系如圖1所示。

圖中點a、點b和點c的平衡常數K的大小關系____。

（4）間接電化學法可對大氣污染物NO進行無害化處理，其工作原理如圖2所示，質子膜允許H＋和H2O通過。電極 Ⅰ 的電極反應式為____，每處理1 mol NO，可同時得到____g O2。

Answer 1

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

【解析】

（1）根據價電子互斥理論分析NO3-的空間構型；

（2）N原子2p能級半充滿，結構較穩定；

（3）由圖象可知，Na2S2O8初始濃度相同時，NO2-的脫除率隨溫度升高而增大；

（4）由圖示可知，電極Ⅰ發生HSO3- →S2O42-反應，根據得失電子守恒計算生成氧氣的質量。

（1）NO3-中N原子的價電子對數是，配位原子數為3，無孤電子對，NO3-空間構型為平面正三角形；

（2）同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，N原子2p能級半充滿，結構穩定，所以第一電離能O＜N；同主族元素從上到下第一電離能減小，所以第一電離能S＜O，O、N、S三種元素的第一電離能由小到大的順序為S＜O＜N；

（3）K只與溫度有關，則Ka = Kc ，Na2S2O8初始濃度相同時，NO2-的脫除率隨溫度升高而增大，即升高溫度，平衡正向移動，所以溫度越高K越大，點a、點b和點c的平衡常數K的大小關系為Ka = Kc ＜Kb；

（4）由圖示可知，電極Ⅰ發生HSO3- →S2O42-反應，S元素得電子化合價降低，電極Ⅰ的電極反應式為2HSO3- + 2e-+ 2H+＝S2O42- + 2H2O；NO→N2，N元素化合價由+2降低為0，處理1 mol NO轉移2mol電子，電極Ⅱ的電極反應式是2H2O- 4e-＝4H+ +O2↑，根據得失電子守恒，生成氧氣的質量是16g。