Question

氮氧化物是大氣污染物之一，消除氮氧化物的方法有多種。

（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 的熱化學方程式為??????????????????????????????? 。???????

（2）利用NH3催化還原氮氧化物（SCR技術)。該技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。 反應的化學方程式為：2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g) ? 2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH < 0

為提高氮氧化物的轉化率可采取的措施是????????????????? （寫出1條即可）。

（3）利用ClO2 氧化氮氧化物。其轉化流程如下：

NONO2N2

已知反應Ⅰ的化學方程式為2NO+ ClO2 + H2O ＝ NO2 + HNO3 + HCl，則反應Ⅱ的化學方程式是?? ????????????? ；若生成11.2 L N2（標準狀況），則消耗ClO2 ??????? g 。

（4）利用CO催化還原氮氧化物也可以達到消除污染的目的。

已知質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。如圖是反應2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g)+ N2(g) 中NO的濃度隨溫度(T)、等質量催化劑表面積(S)和時間(t)的變化曲線。據此判斷該反應的△H????? 0 (填“＞”、“＜”或“無法確定”)；催化劑表面積S1????? S2 (填“＞”、“＜”或“無法確定”)。

 

 

Answer 1

【答案】

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

（2）增大NH3的濃度或減小反應體系的壓強或降低反應體系的溫度等（合理答案也計分）

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

（4）＜?????? ＞

【解析】

試題分析：（1）將已知的兩個熱化學方程式相加除以2即得，答案為CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)??? △H ＝－867 kJ/mol?

（2）提高氮氧化物的轉化率即使反應正向進行，根據勒夏特列原理，可采取增大NH3的濃度或減小反應體系的壓強或降低反應體系的溫度等措施；

（3）反應Ⅱ中反應物為NO2 、Na2SO3，產物之一有N2，根據氧化還原反應理論，可推斷另一產物為Na2SO4化學方程式是2NO2 + 4 Na2SO3 = N2 + 4 Na2SO4；若生成11.2 L N2（標準狀況），其物質的量為0.5mol，消耗NO2的物質的量為1mol,從而可計算出消耗ClO2的質量為67.5g;

（4）根據化學平衡中的“先拐先平”規律，溫度高的先達平衡，表面積大的速率快，先達平衡，所以T2>T1,S1>S2,隨溫度升高，CO的濃度增大，說明升溫平衡逆向移動，正向是放熱反應△H<0。

考點：考查蓋斯定律的應用、平衡移動與外界條件的關系、化學方程式的推斷及計算、化學平衡圖像的分析能力