Question

氮氧化合物是大氣污染的重要因素，使NO_x的有效消除成為環保領域的重要課題．

（1）汽車排放的尾氣中含NO，生成NO的反應的化學方程式為

 

．
（2）將NO₂變成無害的N₂要找到適合的物質G與適當的反應條件，G應為

 

（填寫“氧化劑”或“還原劑”）．下式中X必須為無污染的物質，系數n可以為0．
NO₂+G 

催化劑

N₂+H₂O+nX（未配平的反應式）．
下列化合物中，滿足上述反應式中的G是

 

（填寫字母）．
a．NH₃ b．CO₂ c．SO₂ d．CH₃CH₂OH
（3）某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉化為N₂的轉化率隨溫度變化情況如圖1所示．①若不使用CO，溫度超過775℃，發現NO的轉化率降低，其可能的原因為

 

；在

n(NO)

n(CO)

=1的條件下，應控制的最佳溫度在

 

左右．
②用C_xH_y（烴）催化還原也可消除氮氧化物的污染．寫出CH₄與NO₂發生反應的化學方程式：

 

．
（4）治理水中硝酸鹽污染的方法是：
①催化反硝化法中，用H₂將NO₃^-還原為N₂，一段時間后，溶液的堿性明顯增強．則反應的離子方程式為：

 

．
②在酸性條件下，電化學降解NO₃^-的原理如圖2，電源正極為：

 

（選填“A”或“B”），陰極反應式為：

 

．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）汽車尾氣生成是氮氣和氧氣放電反應生成一氧化氮；
（2）根據氧化還原反應中氧化劑和還原劑的特點結合常見的氧化劑和還原劑來回答；
（3）①升高溫度，發現NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，該反應放熱；
②甲烷和二氧化氮反應生成二氧化碳、氮氣和水；
（4）①根據信息：用H₂將NO₃^-還原為N₂，一段時間后，溶液的堿性明顯增強，即生成氫氧根離子，據此書寫方程式；
②在電解池的陰極上發生得電子的還原反應，據此書寫電極反應．

解答： 解：（1）汽車尾氣生成是氮氣和氧氣放電反應生成一氧化氮，反應的化學方程式為：N₂+O₂

放電  .

2NO；
（2）將NO₂變成無害的N₂中，氮元素的化合價降低了，二氧化氮做氧化劑，需要加入還原劑，X必須為無污染的物質，在下列四種物質：a．NH₃ b．CO₂ c．SO₂ d．CH₃CH₂OH中，能被二氧化氮氧化具有還原性的物質有乙醇和NH₃，故答案為：還原劑；ad；
（3）②升高溫度，發現NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，該反應放熱；由圖可知，在

n(NO)

n(CO)

=1的條件下，870K時，NO還原為N₂的轉化率為100%，
故答案為：該反應是放熱反應，升高溫度反應更有利于平衡向逆（左）方向移動，NO轉化率降低；870K；
②CH₄與NO₂發生反應生成無毒的N₂、CO₂和H₂O，反應為CH₄+2NO₂═CO₂+N₂+2H₂O，
故答案為：CH₄+2NO₂═CO₂+N₂+2H₂O；
（4）①根據信息：用H₂將NO₃^-還原為N₂，一段時間后，溶液的堿性明顯增強，即生成氫氧根離子，發生的反應為：2NO₃^-+5H₂

催化劑  .

N₂+2OH^-+4H₂O，
故答案為：2NO₃^-+5H₂

催化劑  .

N₂+2OH^-+4H₂O；
②根據裝置圖示可以看出，右端電極上發生得電子的還原反應，即為陰極，反應式為：2NO₃^-+12 H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，所以B是負極，A是正極，
故答案為：A；2NO₃^-+12 H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

點評：本題考查蓋斯定律的應用、放熱反應與吸熱反應，電解池原理的分析應用，難度中等．根據圖象分析出分解率的變化特點是解題的關鍵．