Question

我们的生活离不开化学。化学物质在不同的领域发挥着重要的作用。

(1)目前科学家探索利用甲烷将氮氧化物还原为氮气和水，反应机理如下：

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

CH₄(g)+4NO(g) =2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H= —1160kJ•mol^－1

则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为__________。

(2)化合物Mg₅Al₃(OH)₁₉(H₂O)₄可作环保型阻燃材料，受热时发生如下分解反应： 2Mg₅Al₃(OH)₁₉(H₂O)₄27H₂O +10MgO+3Al₂O₃写出该化合物作阻燃剂的两条依据：__________、__________。

(3)焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)是一种常见的食品抗氧化剂。

①焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)中硫元素的化合价为_______。

②向某些饮料中添加少量焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)，可降低饮料中溶解氧的含量，发生反应的离子方程式为__________。

(4)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。反应原理如图所示。下列说法正确的是________。

A．由图可知SCR技术中NO、NO₂为氧化剂

B．若用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当c(NO₂)∶c(NO)=1∶1时，脱氮率最佳

C．每生成1molN₂，转移电子3mol

D．催化剂通过参与反应降低反应的活化能，提高平衡转化率

Answer

CH4(g)+2NO2(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= —867kJ•mol-1 反应吸热降低温度 固体氧化物隔绝空气(水蒸气稀释空气)(任写2条) +4 S2O+O2+H2O＝2SO+2H+ ABC

【解析】

(1)根据盖斯定律：将方程式①CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H= -574kJ•mol－1，②CH4(g)+4NO(g) =2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H= -1160kJ•mol－1， (①+②)得甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式；

(2)2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O +10MgO+3Al2O3，该反应的特点是：吸热反应、水易气化，气化时吸热、生成的MgO和Al2O3是固体，是耐火材料；

(3)①根据化合价代数和为0计算；②焦亚硫酸钠具有还原性，能被氧气氧化；

(4)催化剂能降低反应的活化能，但不能使平衡发生移动，即转化率不变。

(1)根据盖斯定律：将方程式①CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H= -574kJ•mol－1，②CH4(g)+4NO(g) =2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol－1， (①+②)得甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式：CH4(g)+2NO2(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H= —867kJ•mol-1。故答案为：CH4(g)+2NO2(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H= -867kJ•mol-1；

(2) 2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O +10MgO+3Al2O3，该反应的特点是：吸热反应、水易气化，气化时吸热、生成的MgO和Al2O3是固体，是耐火材料，该化合物作阻燃剂的两条依据：反应吸热降低温度、固体氧化物隔绝空气(水蒸气稀释空气)(任写2条)。故答案为：反应吸热降低温度；固体氧化物隔绝空气(水蒸气稀释空气)(任写2条)；

(3)①根据化合价代数和为0，焦亚硫酸钠(Na2S2O5)中硫元素的化合价为= +4。故答案为：+4；

②向某些饮料中添加少量焦亚硫酸钠(Na2S2O5)，焦亚硫酸钠具有还原性，可降低饮料中溶解氧的含量，发生反应的离子方程式为S2O+O2+H2O＝2SO+2H+。故答案为：S2O+O2+H2O＝2SO+2H+；

(4)A．由图可知SCR技术中NO、NO2在反应中N分别由+2价、+4价降为0价，为氧化剂，故A正确；

B．若用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，当c(NO2)∶c(NO)=1∶1时，降低的价数为3的整数倍，能恰好将-3价的氮氧化成0价，氮全部转化成氮气，脱氮率最佳，故B正确；

C．每生成1molN2，氨中的-3价的氮变为0价，转移电子3mol，故C正确；

D．催化剂通过参与反应降低反应的活化能，但对平衡没有影响，不能提高平衡转化率，故D错误；

故答案为：ABC。