题目内容
【题目】氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一,消除氮氧化物有多种方法。
(1)目前,应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术是NH3催化还原法,化学反应可表示为:
2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g) △H<0
①该反应中,反应物总能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物总能量。
②当该反应有2mol N2(g)生成时,转移电子的物质的量为__mol。
③该反应中,还原剂为______(填化学式),氧化产物与还原产物的质量比为______________。
(2)也可以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=-574kJ/mol
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol
则CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式是_________________。
(3)还可利用ClO2消除氮氧化物的污染,反应过程如下(部分反应物或生成物略去):
反应I的产物中还有两种强酸生成,且其中一种强酸为硝酸,且硝酸与NO3物质的量相等,则化学反应方程式为______,反应中若生成22.4L N2(标准状况),则消耗ClO2______g。
(4)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。
①氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________,工作时电流方向为________(用a、b和箭头表示)。
②负极的电极反应式为__________________。
③电极表面镀铂粉的原因为____________________。
【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 化学能→电能 b→a H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O 增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数,增大反应速率
【解析】本题分析:本题主要考查反应热的计算及原电池反应原理。
(1) ①该反应是放热反应,反应物总能量>生成物总能量。
②当该反应有2mol N2(g)生成时,N2~3e-,转移电子的物质的量为6mol。
③该反应中,还原剂为NH3,氧化产物与还原产物的质量比为1:1。
(2)将已知的两个热化学方程式依次标注为①②,2②-①得CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式:CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1160kJ·mol﹣1 。
(3)根据质量守恒定律可以判断另一种强酸是HCl,化学反应方程式为2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl,反应中若生成22.4L即1mol N2(标准状况),2ClO2~2NO2~N2,则消耗ClO22mol即135 g。
(4) ①氢氧燃料电池的能量转化主要形式是化学能→电能,O2所在的电极是正极,工作时电流方向为b→a 。
②H 2所在的电极是负极,负极的电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O。
③电极表面镀铂粉的原因为增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数,增大反应速率。