Question

氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。

（1）可利用甲烷催化还原氮氧化物。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

则CH₄(g)将NO₂(g)还原为N₂(g)的热化学方程式是          。

（2）NH₃催化还原氮氧化物（SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。发生的化学反应是：2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)2N₂(g)＋3H₂O(g)ΔH<0。为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是（一条即可）                    。

（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)。ΔH＜0

①该反应平衡常数表达式                   

②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是          （填代号）。

（4）利用ClO₂氧化氮氧化物反应过程如下：

反应Ⅰ的化学方程式是2NO+ClO₂+H₂O===NO₂+HNO₃+2HCl，反应Ⅱ的化学方程式是。若有11.2LN₂生成（标准状况），共消耗ClO₂          g。

（5）工业废气中含有的NO₂还可用电解法消除。用NO₂为原料可制新型绿色硝化剂N₂O₅。制备方法之一是先将NO₂转化为N₂O₄然后采用电解法制备N₂O₅，装置如下图所示。Pt甲为的电极反应式是                    。

Answer

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

（2）增大NH3浓度（或降低压强、降低温度）

（3）①②bd

（4）2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4，67.5

（5）N2O4+2HNO3－2e—＝2N2O5+2H+

【解析】

试题分析：（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

则根据盖斯定律可知（①+②）/2即得到CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)的热化学方程式是CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)△H＝－867kJ/mol。

（2）化学反应是2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O是气体计量数增大的放热反应，提高NOx的转化率，平衡正向移动，则可以采取的措施是增大NH3浓度（或降低压强、降低温度）；

（3）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，根据方程式可知该反应平衡常数表达式；

②a、t1时正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，a错误；B、t1时平衡常数不再变化，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，b正确；C、t1时二氧化碳和一氧化氮的物质的量还在变化，说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，c错误；D、t1时一氧化氮的质量分数不再变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，d正确；答案选bd；

（3）反应Ⅱ是亚硫酸钠被氧化为硫酸钠，同时产生氮气，反应的化学方程式是2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4；根据反应的方程式可知转化关系式有：2ClO2～2NO2～N2，n(ClO2)=2n(NO2)=1mol，m(ClO2)=67.5g。

（5）Pt电极乙产生N2O4，说明是硝酸根得到电子，属于阴极，属于Pt电极甲是阳极，N2O4失去电子转化为N2O5，电极反应式为N2O4+2HNO3－2e—＝2N2O5+2H+。

考点：考查了氧化还原反应；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡的影响因素等