Question

氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种。

（1）利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：

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

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

则CH₄ 将NO₂ 还原为N₂ 的热化学方程式为：                         。

（2）利用NH₃催化还原氮氧化物（SCR技术)。该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。 反应的化学方程式为: 为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是                                   （写出1条即可）。

（3）利用ClO₂ 氧化氮氧化物。其转化流程如下:  NONO₂N₂。已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ ClO₂ + H₂O ＝NO₂ + HNO₃ + HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是               ；若生成11.2 L N₂（标准状况），则消耗ClO₂         g 。

（4）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）N₂ （g）+CO₂ （g）△H．某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol•L^-1/ 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①T₁℃时，该反应的平衡常数K=           （保留两位小数）．②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是               ．③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应的△H    0（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer

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

（2）增大NH3的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等

（3）2NO2 + 4 Na2SO3=N2 + 4 Na2SO4 67.5 （4）①0.56 ② 减少CO2浓度 ③ ＜

【解析】

试题分析：（1）（①＋②）÷2可得CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g） △H ＝－867 kJ/mol。（2）由于反应的正反应气体体积增大的放热反应。所以提高氮氧化物的转化率可采取的措施可以是通过增大NH3的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等措施来实施。（3）由题目提供的信息可知NO2与Na2SO3发生氧化还原反应：2NO2 + 4 Na2SO3 =N2 + 4 Na2SO4，从而消除了NOx对环境造成的污染。由方程式得关系式：2ClO2～2NO2 ～N2。n(N2)=0.5mol,所以n(ClO2)=1mol，m(ClO2)= 1mol×67.5g/mol=67.5g。（4）①T1℃时，该反应的平衡常数.②由表中数据可以看出30min后，c(CO2)减小，c(N2)却逐渐增加c(NO)有所减少。说明改变的条件是减小c(CO2)。③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，<0.56。说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理:升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应。则该反应的△H ＜0．

考点：考查化学方程式、热化学方程式的书写、化学平衡常数的计算、外界条件对化学平衡移动的影响。