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)目前，應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)是NH3催化還原法，化學(xué)反應(yīng)可表示為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g)△H＜0

①該反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量_______(填“>”、“<”或“=”)生成物總能量。

②當(dāng)該反應(yīng)有2mol N2(g)生成時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________mol。

③該反應(yīng)中，還原劑為_______(填化學(xué)式)，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為_______。

(2)也可以利用甲烷催化還原氮氧化物，已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ/mol ；CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-867kJ/mol

則CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的熱化學(xué)方程式是_______。

(3)鋅錳干電池是應(yīng)用最普遍的電池之一(如圖所示)，總反應(yīng)方程式為： Zn+2MnO2+2NH4Cl＝ZnCl2+2NH3↑+Mn2O3+H2O

①鋅錳干電池的負(fù)極材料是________，

②負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：_______

③正極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：________。

④若反應(yīng)消耗32.5 g負(fù)極材料，則電池中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_______。

Answer 1

【答案】> 6 NH3 1：1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-1160kJmol-1 鋅 Zn-2e-=Zn2+ 2+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O NA或6.021023

【解析】

(1)①△H＜0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量；

②根據(jù)化合價(jià)升高的數(shù)值=化合價(jià)降低數(shù)值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)；

③還原劑是失電子，元素的化合價(jià)升高的，氨氣中氮元素化合價(jià)-3價(jià)升高為0價(jià)，故NH3做還原劑；2NH3被氧化得到1mol氧化產(chǎn)物N2，所以還原產(chǎn)物氮?dú)馕镔|(zhì)的量為1mol，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為1：1；

(2)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ/mol

②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-867kJ/mol

由蓋斯定律計(jì)算②×2-①即可得到目標(biāo)方程。

(3)從總反應(yīng)式Zn+2MnO2+2NH4Cl＝ZnCl2+2NH3↑+Mn2O3+H2O看出，鋅元素化合價(jià)從0升至+2，失電子，為負(fù)極材料；負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+；再用總反應(yīng)-負(fù)極反應(yīng)式即得正極反應(yīng)式；32.5g鋅是0.5mol，由理論值和實(shí)際值的比例關(guān)系，可得轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。

(1)①△H＜0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物總能量>生成物總能量；

②根據(jù)化合價(jià)升高的數(shù)值=化合價(jià)降低數(shù)值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，化合價(jià)升高情況：2NH3～6e-～N2，所以當(dāng)有2mol N2生成，該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的量是6mol；

③反應(yīng)中氨氣中氮元素化合價(jià)-3價(jià)升高為0價(jià)，失電子做還原劑被氧化得到氧化產(chǎn)物N2，2NH3被氧化得到1mol氧化產(chǎn)物N2，所以還原產(chǎn)物氮?dú)馕镔|(zhì)的量為1mol，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為1：1；

(2)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ/mol

②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-867kJ/mol

由蓋斯定律計(jì)算②×2-①得到：

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

(3)①負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅失電子，則鋅錳干電池的負(fù)極材料是鋅；

②負(fù)極電極反應(yīng)式為：Zn-2e-=Zn2+；

③正極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-負(fù)極反應(yīng)式，即2+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O；

④32.5g鋅是0.5mol，而1mol的鋅失去2mol的電子，所以轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol，數(shù)目為NA或6.02×1023。