Question

氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种。

(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)　ΔH＝－574 kJ/mol

CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)

ΔH＝－1160 kJ/mol

则CH₄将NO₂还原为N₂的热化学方程式为__________________________________________________________。

(2)利用NH₃催化还原氮氧化物又称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)利用ClO₂氧化氮氧化物。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

(1)CH₄(g)＋2NO₂(g)===N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)

ΔH＝－867 kJ/mol

(2)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(合理答案均可)

(3)2NO₂＋4Na₂SO₃===N₂＋4Na₂SO₄　67.5

[解析] (1)①CH₄(g)＋4NO₂(g)===4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－574 kJ/mol

②CH₄(g)＋4NO(g)===2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)

ΔH＝－1160 kJ/mol

根据盖斯定律(①＋②)÷2得：CH₄(g)＋2NO₂(g)===N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－867 kJ/mol。

(2)该反应是气体的化学计量数增大的放热反应，为提高氮氧化物的转化率，应采取措施使平衡向正反应方向移动，可以采取的措施有增大NH₃的浓度、减小反应体系的压强和降低反应体系的温度等。

(3)NO₂能够氧化Na₂SO₃为Na₂SO₄：2NO₂＋4Na₂SO₃===N₂＋4Na₂SO₄。

根据两个反应的化学方程式可知有如下关系：

2ClO₂～4NO～2NO₂～N₂

135 g　　　 　 　　22.4 L

m(ClO₂) 　　 　　 11.2 L

m(ClO₂)＝67.5 g