Question

【題目】氮氧化物是大氣污染物之一，消除氮氧化物的方法有多種。

Ⅰ催化還原法

（1）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＝－574 kJ/mol

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

則CH4將NO2還原為N2的熱化學方程式為____________________________。

（2）利用NH3催化還原氮氧化物（SCR技術）。該技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應的化學方程式為：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_______________（寫出1條即可）。

（3）在汽車排氣管內安裝的催化轉化器，可使尾氣中主要污染物轉化為無毒物質。主要反應如下：2NO（g）+ 2CO（g）N2（g）+ 2CO2（g）。在一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中通入2molNO、1molCO，發生上述反應，10分鐘時反應達到平衡狀態，此時容器中CO變為0.6molL-1。

①前10分鐘內用氮氣表示的反應速率為___________，計算該溫度下反應的平衡常數K為______Lmol-1。（只列算式，不要求計算結果）

②若保持溫度不變，在15分鐘時向容器內再次充入NO 1.6 mol、CO2 0.4 mol，則此時反應的ν正___ν逆（填“<”、“=”或“> ”）

II 氧化法。

（4）首先利用ClO2 氧化氮氧化物，再利用還原劑還原為無毒的氮氣。其轉化流程如下：

NONO2N2。

已知反應Ⅰ的化學方程式為2NO+ ClO2 + H2O ＝NO2 + HNO3 + HCl，則反應Ⅱ的化學方程式是_____________________________；若生成11.2 L N2（標準狀況），則消耗ClO2____________g 。

Answer 1

【答案】 CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－867 kJ/mol 增大NH3的濃度或減小反應體系的壓強或降低反應體系的溫度等（合理答案也計分） 0.02molL-1min-1 ＝ 2NO2+ 4 Na2SO3==N2+ 4 Na2SO4 67.5

【解析】（1）考查熱化學反應方程式的計算，CH4與NO2反應的方程式為CH4＋2NO2=N2＋CO2＋2H2O，①CH4 （g）＋4NO2（g）＝4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）， ②CH4（g）＋4NO（g） ＝ 2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g），蓋斯定律，因此有(①＋②)/2，得出：CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－867 kJ/mol；（2）本題考查勒夏特列原理，提高氮氧化物的轉化率，要求平衡向正反應方向移動，因此根據勒夏特列原理，采取措施是：增大NH3的濃度或減小反應體系的壓強或降低反應體系的溫度等；（3）本題考查化學反應速率、化學平衡常數等知識，①根據化學反應速率的數學表達式，v(CO)=(1/1－0.6)/10mol/(L·min)=0.04 mol/(L·min)，利用化學反應速率之比等于化學計量數之比，因此v(N2)=v(CO)/2=0.02 mol/(L·min)；

2NO（g）+ 2CO（g）N2（g）+ 2CO2（g）

起始濃度： 2 1 0 0

變化濃度： 0.4 0.4 0.2 0.4

平衡濃度： 1.6 0.6 0.2 0.4 根據平衡常數的表達式，K==；②根據Qc與K的關系，此時Qc==K，即平衡不移動，v(正)=v(逆)；（4）本題考查氧化還原反應方程式書寫以及化學計算，根據轉化流程圖，NO2→N2，化合價由＋4價→0價，化合價降低4價，Na2SO3中S的化合價由＋4價→＋6價，化合價升高2價，最小公倍數是4，因此反應方程式為2NO2 + 4Na2SO3=N2 + 4 Na2SO4，建立關系式為2ClO2～2NO2～N2，因此ClO2的質量為2×67.5×0.5g=67.5g。