Question

【題目】氮氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一，消除氮氧化物有多種方法。

（1）目前，應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)是NH3催化還原法，化學(xué)反應(yīng)可表示為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g) △H＜0

①該反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量_____（填“>”、“<”或“=”）生成物總能量。

②當(dāng)該反應(yīng)有2mol N2(g)生成時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____________mol。

③該反應(yīng)中，還原劑為_____________（填化學(xué)式），氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為______________。

（2）也可以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=-574kJ/mol

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

則CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的熱化學(xué)方程式是_________________________________。

（3）還可利用ClO2消除氮氧化物的污染，反應(yīng)過程如下（部分反應(yīng)物或生成物略去）：

反應(yīng)I的產(chǎn)物中還有兩種強(qiáng)酸生成，且其中一種強(qiáng)酸為硝酸，且硝酸與NO2物質(zhì)的量相等，則化學(xué)反應(yīng)方程式為______，反應(yīng)中若生成22.4L N2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則消耗ClO2______g。

Answer 1

【答案】 ＞ 6 NH3 1:1 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl 135

【解析】（1）①該反應(yīng)△H＜0，是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物總能量>生成物總能量。②該反應(yīng)NH3(g)中N元素化合價為-3，NO(g)中N元素化合價為+2，NO2(g)中N元素化合價為+4，生成物N2(g)中N元素化合價為0，根據(jù)化合價升高的數(shù)值=化合價降低數(shù)值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，電子轉(zhuǎn)移關(guān)系為：2NH3～6e-，由化學(xué)方程式得關(guān)系：2NH3～2N2(g)，所以當(dāng)有2molN2(g)生成時，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為6mol。③根據(jù)前面對反應(yīng)中元素化合價的分析得，該反應(yīng)中，還原劑為NH3，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物都是N2(g)，根據(jù)N原子守恒及得失電子守恒，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，所以氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物質(zhì)量比為1:1。

（2）設(shè)已知中的兩個熱化學(xué)方程式分別為①、②，根據(jù)蓋斯定律，②×2-①可得：CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJmol-1。

（3）根據(jù)流程，一氧化氮和二氧化氯反應(yīng)，NO作還原劑被氧化，ClO2作氧化劑被還原，再結(jié)合已知信息可得，產(chǎn)物是硝酸、HCl和二氧化氮，化學(xué)方程式為：2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl；根據(jù)反應(yīng)I可得：NO2～ClO2．根據(jù)反應(yīng)II及N原子守恒可得：2NO2～N2，因此2ClO2～2NO2～N2，所以反應(yīng)中若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況22.4LN2(即1molN2)，則消耗2molClO2，質(zhì)量為：2mol×67.5gmol-1=135g。