Question

【题目】氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种。

Ⅰ催化还原法

（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）在汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质。主要反应如下：2NO（g）+ 2CO（g）N2（g）+ 2CO2（g）。在一定温度下，向体积为1L的密闭容器中通入2molNO、1molCO，发生上述反应，10分钟时反应达到平衡状态，此时容器中CO变为0.6molL-1。

①前10分钟内用氮气表示的反应速率为___________，计算该温度下反应的平衡常数K为______Lmol-1。（只列算式，不要求计算结果）

②若保持温度不变，在15分钟时向容器内再次充入NO 1.6 mol、CO2 0.4 mol，则此时反应的ν正___ν逆（填“<”、“=”或“> ”）

II 氧化法。

（4）首先利用ClO2 氧化氮氧化物，再利用还原剂还原为无毒的氮气。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 。

Answer 1

【答案】 CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－867 kJ/mol 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） 0.02molL-1min-1 ＝ 2NO2+ 4 Na2SO3==N2+ 4 Na2SO4 67.5

【解析】（1）考查热化学反应方程式的计算，CH4与NO2反应的方程式为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），盖斯定律，因此有(①＋②)/2，得出：CH4（g）＋2NO2（g）==N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H＝－867 kJ/mol；（2）本题考查勒夏特列原理，提高氮氧化物的转化率，要求平衡向正反应方向移动，因此根据勒夏特列原理，采取措施是：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；（3）本题考查化学反应速率、化学平衡常数等知识，①根据化学反应速率的数学表达式，v(CO)=(1/1－0.6)/10mol/(L·min)=0.04 mol/(L·min)，利用化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(N2)=v(CO)/2=0.02 mol/(L·min)；

2NO（g）+ 2CO（g）N2（g）+ 2CO2（g）

起始浓度： 2 1 0 0

变化浓度： 0.4 0.4 0.2 0.4

平衡浓度： 1.6 0.6 0.2 0.4 根据平衡常数的表达式，K==；②根据Qc与K的关系，此时Qc==K，即平衡不移动，v(正)=v(逆)；（4）本题考查氧化还原反应方程式书写以及化学计算，根据转化流程图，NO2→N2，化合价由＋4价→0价，化合价降低4价，Na2SO3中S的化合价由＋4价→＋6价，化合价升高2价，最小公倍数是4，因此反应方程式为2NO2 + 4Na2SO3=N2 + 4 Na2SO4，建立关系式为2ClO2～2NO2～N2，因此ClO2的质量为2×67.5×0.5g=67.5g。