Question

(14分)硝酸厂废气、汽车尾气中的氮氧化物可污染大气，现有几种消除氮氧化物的方法如下：

目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

（1）方法一：CH₄催化还原法。已知：

①CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁＝－574 kJ·mol^－1

②CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₂

③H₂O(g)＝H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ·mol^－1

现有一混合气体中NO与NO₂的体积比为3：1，用22．4L（标准状况下）甲烷气体催化还原该混合气体，恰好完全反应（已知生成物全部为气态），并放出1042．8KJ的热量，则ΔH₂为_____________；写出CH₄ (g)与NO₂ (g)反应生成N₂ (g) 、CO₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式_________________________。

（2）方法二：活性炭还原法。

某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁ ℃)条件下反应，只生成甲和乙，甲和乙均为参与大气循环的气体，且反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

由以上信息可知：

①该原理的化学方程式为____________________________________________________.

②该温度下的平衡常数K=_____________________________。(保留小数点后两位有效数字)

③若20min后升高温度至T₂℃，达到平衡后，若容器中NO、甲、乙的浓度之比为1:1:1，则该反应的ΔH_____0 。(填＂＞＂、＂＜＂、＂=＂)

（3）方法三：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。

反应原理为：2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g) 2N₂(g)＋3H₂O(g) 每生成1molN₂转移的电子数为_____________________________________________________________。

（4）方法四：ClO₂氧化氮氧化物。其转化流程如下：

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           。

Answer

（1）-1160KJ/mol CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－955 kJ·mol－1

（2）①C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)

②0.56 ③＞

（3）3NA

（4）2NO2 + 4 Na2SO3 = N2 + 4 Na2SO4

【解析】

试题分析：方法一：（1）甲烷是1mol，混合气体中NO与NO2的体积比为3：1结合二个反应原理，可得原混各气体中2.4为3mol,NO2为0.8mol,则0.2mol甲烷与0.8molNO2反应放出114.8 kJ，0.8mol甲烷与3.2molNO反应放出的热量就是928kJ，故可推出ΔH2＝-1160KJ/mol。运用盖斯定律直接将三个化学反应相加同时注意化学计量数的关系就可得到总反应式：CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－955 kJ·mol－1

方法二：（1）① 反应产物参与大气循环应该为N2和CO2，故该原理的化学方程式为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ②20min后反应达到平衡，可计算温度下的平衡常数 ③若20min后升高温度至T2℃，达到平衡后，若容器中NO、甲、乙的浓度之比为1:1:1，说明升温平衡向正方向进行，正方向吸热，故ΔH大于0.

（3）每生成1molN2,参加反应的NH3为1mol，故转移电子数为3NA。

（4）抓住NO2 是氧化剂还原产物是N2， Na2SO3的氧化产物是Na2SO4就可以快速将化学方程式写出。

考点：工业无机流程，结合废气的处理涉及化学平衡、热化学反应的计算及方程式书写，另外还考查了氧化还原反应的电子转移数目的计算。