Question

19．据统计，2015年入冬以来，华北黄淮地区已经出现4次严重雾霾过程，持续时间达3～7天．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）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）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．
①当该反应有1mol N₂（g）生成时，电子转移总数是6N_A或6×6.02×10²³
②该反应的平衡表达式K=$\frac{c2（N2）•c3（H2O）}{c2（NH3）•c（NO）•c（NO2）}$
③为了加快反应反应速率，并且提高NO_x的转化率，采取的措施是a（填字母）．
a．增大NH₃的浓度   b．增大N₂的浓度  c．增大压强    d．选择合适的催化剂
（2）可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•mo^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mo^-1
则CH₄（g）将NO（g）还原为N₂（g）的热化学方程式是CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1．
（3）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）
NO$→_{反应Ⅰ}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{反应Ⅱ}^{NaSO_{3}水溶液}$N₂
反应Ⅰ的产物中还有两种强酸生成，且其中一种强酸硝酸与NO₂的物质的量相等，则化学方程式是2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，若有11.2L N₂生成（标准状况），共消耗ClO₂67.5 g．

Answer 1

分析 （1）①氧化还原反应中，化合价升高的数值=化合价降低数值=转移电子数；
②反应的平衡表达式等于生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积；
③化学反应是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O是气体计量数增大的反应，提高NO_x的转化率，平衡正向移动，由此分析解答；
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（3）根据信息知道一氧化氮和二氧化氯之间反应生成产物是硝酸、盐酸以及二氧化氮，根据化学方程式结合电子守恒来计算；
（4）①根据图中信息知道：CO（NH₂）₂与某种烟气中的NO的物质的量比值越大，NO脱除率越大．

解答 解：（1）根据化合价升高的数值=化合价降低数值=转移电子数，化合价升高情况：2NH₃～6e^-～N₂，所以当有1mol N₂（g）生成，该反应的电子转移的量是6mol，总数是6N_A 或6×6.02×10²³，故答案为：6N_A 或6×6.02×10²³；
②反应的平衡表达式等于生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，所以K=$\frac{c2（N2）•c3（H2O）}{c2（NH3）•c（NO）•c（NO2）}$，故答案为：$\frac{c2（N2）•c3（H2O）}{c2（NH3）•c（NO）•c（NO2）}$；
③化学反应是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O是气体计量数增大的反应，提高NO_x的转化率，平衡正向移动，
a．增大NH₃的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，故正确；   
b．增大N₂的浓度，平衡逆向，NO_x的转化率减小，故错误；  
c．增大压强，平衡逆向移动，故错误；    
d．选择合适的催化剂，平衡不移动，故错误；
故选：a；
（2）根据盖斯定律，将已知热化学方程式②×2-①可得：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1，故答案为：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1；
（3）根据信息知道一氧化氮和二氧化氯之间反应生成产物是硝酸、盐酸以及二氧化氮，反应方程式为：2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，根据物质的性质及化合价变化可知：2NO～5e^-～NO₂+HNO₃，ClO₂～5e^-～HCl，所以有2NO₂～ClO₂．根据物质的性质及化合价变化可知：2NO₂～8e^-～N₂，Na₂SO₃～2e^-～Na₂SO₄，所以有2NO₂～4 Na₂SO₃．根据关系式有：2ClO₂～2NO₂～N₂，n（ClO₂）=2n（NO₂）=1 mol，m（ClO₂）=67.5g，
故答案为：2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl；67.5．

点评 本题涉及氧化还原反应中的概念、盖斯定律的应用、化学平衡的有关计算等综合知识，注意知识的迁移和应用是关键，难度大．