Question

【題目】氮氧化物是大氣污染物之一，消除氮氧化物的方法有多種。

Ⅰ催化還原法

（1）利用甲烷催化還原氮氧化物。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

則CH4將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為____________________________。

（2）利用NH3催化還原氮氧化物（SCR技術(shù)）。該技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH3（g）＋NO（g）＋NO2（g）2N2（g）＋3H2O（g）　ΔH < 0。為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是_______________（寫出1條即可）。

（3）在汽車排氣管內(nèi)安裝的催化轉(zhuǎn)化器，可使尾氣中主要污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。主要反應(yīng)如下：2NO（g）+ 2CO（g）N2（g）+ 2CO2（g）。在一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中通入2molNO、1molCO，發(fā)生上述反應(yīng)，10分鐘時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)容器中CO變?yōu)?.6molL-1。

①前10分鐘內(nèi)用氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率為___________，計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K為______Lmol-1。（只列算式，不要求計(jì)算結(jié)果）

②若保持溫度不變，在15分鐘時(shí)向容器內(nèi)再次充入NO 1.6 mol、CO2 0.4 mol，則此時(shí)反應(yīng)的ν正___ν逆（填“<”、“=”或“> ”）

II 氧化法。

（4）首先利用ClO2 氧化氮氧化物，再利用還原劑還原為無毒的氮?dú)狻Ｆ滢D(zhuǎn)化流程如下：

NONO2N2。

已知反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2NO+ ClO2 + H2O ＝NO2 + HNO3 + HCl，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是_____________________________；若生成11.2 L N2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則消耗ClO2____________g 。

Answer 1

【答案】 CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－867 kJ/mol 增大NH3的濃度或減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或降低反應(yīng)體系的溫度等（合理答案也計(jì)分） 0.02molL-1min-1 ＝ 2NO2+ 4 Na2SO3==N2+ 4 Na2SO4 67.5

【解析】（1）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算，CH4與NO2反應(yīng)的方程式為CH4＋2NO2=N2＋CO2＋2H2O，①CH4 （g）＋4NO2（g）＝4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）， ②CH4（g）＋4NO（g） ＝ 2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g），蓋斯定律，因此有(①＋②)/2，得出：CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－867 kJ/mol；（2）本題考查勒夏特列原理，提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，要求平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此根據(jù)勒夏特列原理，采取措施是：增大NH3的濃度或減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或降低反應(yīng)體系的溫度等；（3）本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)等知識(shí)，①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(CO)=(1/1－0.6)/10mol/(L·min)=0.04 mol/(L·min)，利用化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，因此v(N2)=v(CO)/2=0.02 mol/(L·min)；

2NO（g）+ 2CO（g）N2（g）+ 2CO2（g）

起始濃度： 2 1 0 0

變化濃度： 0.4 0.4 0.2 0.4

平衡濃度： 1.6 0.6 0.2 0.4 根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式，K==；②根據(jù)Qc與K的關(guān)系，此時(shí)Qc==K，即平衡不移動(dòng)，v(正)=v(逆)；（4）本題考查氧化還原反應(yīng)方程式書寫以及化學(xué)計(jì)算，根據(jù)轉(zhuǎn)化流程圖，NO2→N2，化合價(jià)由＋4價(jià)→0價(jià)，化合價(jià)降低4價(jià)，Na2SO3中S的化合價(jià)由＋4價(jià)→＋6價(jià)，化合價(jià)升高2價(jià)，最小公倍數(shù)是4，因此反應(yīng)方程式為2NO2 + 4Na2SO3=N2 + 4 Na2SO4，建立關(guān)系式為2ClO2～2NO2～N2，因此ClO2的質(zhì)量為2×67.5×0.5g=67.5g。