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：

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

CH₄(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：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                  （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）利用CO催化还原氮氧化物也可以达到消除污染的目的。

已知质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。如图是反应2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的浓度随温度(T)、等质量催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。据此判断该反应的△H      0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)；催化剂表面积S₁      S₂ (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。

Answer

（1）CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H ＝－867 kJ/mol （3分）

（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（合理答案也计分）

（3）2NO2 + 4 Na2SO3 = N2 + 4 Na2SO4 67.5

（4）＜ ＞

【解析】

试题分析：（1）将已知的两个热化学方程式相加除以2即得，答案为CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H ＝－867 kJ/mol

（2）提高氮氧化物的转化率即使反应正向进行，根据勒夏特列原理，可采取增大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；

（3）反应Ⅱ中反应物为NO2 、Na2SO3，产物之一有N2，根据氧化还原反应理论，可推断另一产物为Na2SO4化学方程式是2NO2 + 4 Na2SO3 = N2 + 4 Na2SO4；若生成11.2 L N2（标准状况），其物质的量为0.5mol，消耗NO2的物质的量为1mol,从而可计算出消耗ClO2的质量为67.5g;

（4）根据化学平衡中的“先拐先平”规律，温度高的先达平衡，表面积大的速率快，先达平衡，所以T2>T1,S1>S2,随温度升高，CO的浓度增大，说明升温平衡逆向移动，正向是放热反应△H<0。

考点：考查盖斯定律的应用、平衡移动与外界条件的关系、化学方程式的推断及计算、化学平衡图像的分析能力