氮的化合物在工农业生产中有着重要的作用,氮的化合物也会对大气及水体等产生污染,在利用这些物质的同时,治理和减少污染是重要的课题。
(1)NH3和N2H4是氮元素的两种重要的氢化物。
①结合NH3分子的结构和性质,解释NH3常用作制冷剂的原因 液氨气化时吸收大量热,使周围环境温度降低液氨气化时吸收大量热,使周围环境温度降低。
②N2H4能使锅炉内壁的铁锈(Fe2O3•xH2O)变成磁性氧化层,减缓锅炉锈蚀,且不产生污染物。写出N2H4与铁锈反应的化学方程式为 N2H4+6 Fe2O3•xH2O=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2ON2H4+6 Fe2O3•xH2O=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2O。
(2)NO和NO2是氮元素的两种常见的氧化物,它们之间可以相互转化。NOx会导致光化学烟雾的形成。
①2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)由以下反应复合而成。
反应Ⅰ:2NO(g)⇌N2O2(g) ΔH1
反应Ⅱ:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH2
其反应进程与能量变化的关系示意图如图1所示。NO氧化为NO2的总反应速率由反应Ⅱ控制,原因是 由图像可知:Ea2>Ea1,反应I的活化能比反应小,反应II活化能较大,反应的活化能越大,反应速率越慢,决定了总反应速率由图像可知:Ea2>Ea1,反应I的活化能比反应小,反应II活化能较大,反应的活化能越大,反应速率越慢,决定了总反应速率。
在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体,保持其它条件不变,控制反应温度分别为T1和T2(T1>T2),测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2所示。由图可知,转化相同量的NO,在温度T1下消耗的时间较长,其可能的原因是 反应I的△H1<0,温度升高,反应I的化学平衡逆向移动,c(N2O2)减小,浓度降低对反应速率的影响大于温度升高对反应速率II的影响反应I的△H1<0,温度升高,反应I的化学平衡逆向移动,c(N2O2)减小,浓度降低对反应速率的影响大于温度升高对反应速率II的影响。

②光化学烟雾形成时,部分物质发生光化学反应的过程如图3,虚线方框内的过程可描述为 线框中是NO2在紫外线照射下产生游离的O原子,O与O2结合形成O3,然后是CH2=CH-CH3与O3发生氧化还原反应反应产生CH3CHO、HCHO线框中是NO2在紫外线照射下产生游离的O原子,O与O2结合形成O3,然后是CH2=CH-CH3与O3发生氧化还原反应反应产生CH3CHO、HCHO。

(3)含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物,并可通过电解法再生。
铈元素(Ce)常见的化合价有+3价、+4价。NO可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图4所示。阴极的电极反应式为 2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O。
【答案】液氨气化时吸收大量热,使周围环境温度降低;N2H4+6 Fe2O3•xH2O=N2+4Fe3O4+(6x+2)H2O;由图像可知:Ea2>Ea1,反应I的活化能比反应小,反应II活化能较大,反应的活化能越大,反应速率越慢,决定了总反应速率;反应I的△H1<0,温度升高,反应I的化学平衡逆向移动,c(N2O2)减小,浓度降低对反应速率的影响大于温度升高对反应速率II的影响;线框中是NO2在紫外线照射下产生游离的O原子,O与O2结合形成O3,然后是CH2=CH-CH3与O3发生氧化还原反应反应产生CH3CHO、HCHO;2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O
【解答】
【点评】
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