Question

【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NO2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。

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该反应△H＜0，是放热反应，反应物总能量>生成物总能量。②该反应NH3(g)中N元素化合价为-3，NO(g)中N元素化合价为+2，NO2(g)中N元素化合价为+4，生成物N2(g)中N元素化合价为0，根据化合价升高的数值=化合价降低数值=转移电子数，电子转移关系为：2NH3～6e-，由化学方程式得关系：2NH3～2N2(g)，所以当有2molN2(g)生成时，转移电子物质的量为6mol。③根据前面对反应中元素化合价的分析得，该反应中，还原剂为NH3，氧化产物与还原产物都是N2(g)，根据N原子守恒及得失电子守恒，氧化产物与还原产物的物质的量相等，所以氧化产物与还原产物质量比为1:1。

（2）设已知中的两个热化学方程式分别为①、②，根据盖斯定律，②×2-①可得：CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJmol-1。

（3）根据流程，一氧化氮和二氧化氯反应，NO作还原剂被氧化，ClO2作氧化剂被还原，再结合已知信息可得，产物是硝酸、HCl和二氧化氮，化学方程式为：2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl；根据反应I可得：NO2～ClO2．根据反应II及N原子守恒可得：2NO2～N2，因此2ClO2～2NO2～N2，所以反应中若生成标准状况22.4LN2(即1molN2)，则消耗2molClO2，质量为：2mol×67.5gmol-1=135g。