Question

【題目】氮氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物有多種方法。

（1）可利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：

CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－574kJ/mol

CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－1160kJ/mol

則CH4(g)將NO2(g)還原為N2(g)的熱化學方程式是 。

（2）NH3催化還原氮氧化物（SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。發生的化學反應是：2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)ΔH<0。為提高氮氧化物的轉化率可采取的措施是（一條即可） 。

（3）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。ΔH＜0

①該反應平衡常數表達式

②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態的是 （填代號）。

（4）利用ClO2氧化氮氧化物反應過程如下：

反應Ⅰ的化學方程式是2NO+ClO2+H2O===NO2+HNO3+2HCl，反應Ⅱ的化學方程式是。若有11.2LN2生成（標準狀況），共消耗ClO2 g。

（5）工業廢氣中含有的NO2還可用電解法消除。用NO2為原料可制新型綠色硝化劑N2O5。制備方法之一是先將NO2轉化為N2O4然后采用電解法制備N2O5，裝置如下圖所示。Pt甲為的電極反應式是 。

Answer 1

【答案】（1）CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H＝－867kJ/mol

（2）增大NH3濃度（或降低壓強、降低溫度）

（3）①②bd

（4）2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4，67.5

（5）N2O4+2HNO3－2e—＝2N2O5+2H+

【解析】

試題分析：（1）已知：①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H＝－574kJ/mol

②CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H＝－1160kJ/mol

則根據蓋斯定律可知（①+②）/2即得到CH4(g)將NO2(g)還原為N2(g)的熱化學方程式是CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H＝－867kJ/mol。

（2）化學反應是2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O是氣體計量數增大的放熱反應，提高NOx的轉化率，平衡正向移動，則可以采取的措施是增大NH3濃度（或降低壓強、降低溫度）；

（3）①化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，根據方程式可知該反應平衡常數表達式；

②a、t1時正反應速率仍然在變化，說明沒有達到平衡狀態，a錯誤；B、t1時平衡常數不再變化，正逆反應速率相等，說明達到了平衡狀態，b正確；C、t1時二氧化碳和一氧化氮的物質的量還在變化，說明正逆反應速率不相等，反應沒有達到平衡狀態，c錯誤；D、t1時一氧化氮的質量分數不再變化，表明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，d正確；答案選bd；

（3）反應Ⅱ是亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉，同時產生氮氣，反應的化學方程式是2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4；根據反應的方程式可知轉化關系式有：2ClO2～2NO2～N2，n(ClO2)=2n(NO2)=1mol，m(ClO2)=67.5g。

（5）Pt電極乙產生N2O4，說明是硝酸根得到電子，屬于陰極，屬于Pt電極甲是陽極，N2O4失去電子轉化為N2O5，電極反應式為N2O4+2HNO3－2e—＝2N2O5+2H+。