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13.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)硝酸厂常用催化还原法处理尾气:催化剂存在时用H2将NO2还原为N2.
已知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+67.7kJ•mol-1
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是4H2(g)+2NO2(g)═N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ•mol-1.
(2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术.发生的化学反应是2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)$?_{催化剂}^{180℃}$ 2N2(g)+3H2O(g)△H<0.为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是增大NH3浓度(或减小压强、降低温度).
(3)利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下:反应Ⅰ的化学方程式是2NO+ClO2+H2O═NO2+HNO3+HCl,反应Ⅱ的化学方程式是2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4.若有11.2LN2生成(标准状况),共消耗ClO267.5g.
(4)工业废气中含有的NO2还可用电解法消除.用NO2为原料可制新型绿色硝化剂N2O5.制备方法之一是先将NO2转化为N2O4,然后采用电解法制备N2O5,如图.Pt(甲)为阳极,电解池中生成N2O5的电极反应式是N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.

分析 (1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol ①
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol ②
由盖斯定律将①×2-②可得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),据此计算;
(2)提高氮氧化物的转化率,改变条件平衡正向进行,依据化学平衡影响因素分析判断;
(3)二氧化氮被还原为氮气,则亚硫酸根被氧化得到硫酸根;根据原子守恒计算二氧化氮物质的量,再根据方程式Ⅰ计算NO的物质的量,进而计算NO的质量;
(4)由N2O4制取N2O5需要是去电子,所以N2O5在阳极区生成.

解答 解:已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol ①
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.7kJ/mol ②
由盖斯定律可知,①×2-②得4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g),
故△H=2×(-483.6kJ/mol)-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol,
故热化学方程式为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ/mol,
故答案为:4H2(g)+2NO2(g)═N2(g)+4H2O(g)△H=-1034.9kJ•mol-1;
(2)2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)?2N2(g)+3H2O(g)△H<0,反应是气体体积增大的放热反应,依据化学平衡移动原理分析,增大氨气浓度,减小压强,降低温度;
故答案为:增大NH3浓度(或减小压强、降低温度);
(3)二氧化氮被还原为氮气,则亚硫酸根被氧化得到硫酸根,反应离子方程式为:2NO2+4SO32-=N2+4SO42-,化学方程式为:2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4,
11.2L氮气的物质的量为0.5mol,根据N原子守恒可知二氧化氮物质的量=0.5mol×2=1mol,由2NO+2ClO2+H2O═NO2+HNO3+2HCl可知,消耗ClO2的物质的量1mol,故消耗ClO2的质量=1mol×67.5g/mol=67.5g,
故答案为:2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4;67.5;
(4)从电解原理来看,N2O4制备N2O5为氧化反应,则N2O5应在阳极区生成,Pt(甲)为阳极,电极反应式为:N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,故答案为:阳;N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.

点评 本题综合考查化学反应原理的基础知识,涉及反应热计算、化学平衡影响因素、氧化还原反应及计算、电解原理等,题目难度中等,注意相关知识的积累.

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