Question

19．據統計，2015年入冬以來，華北黃淮地區已經出現4次嚴重霧霾過程，持續時間達3～7天．氮氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一，消除氮氧化物有多種方法．
（1）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術．發生的化學反應是：
2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．
①當該反應有1mol N₂（g）生成時，電子轉移總數是6N_A或6×6.02×10²³
②該反應的平衡表達式K=$\frac{c2（N2）•c3（H2O）}{c2（NH3）•c（NO）•c（NO2）}$
③為了加快反應反應速率，并且提高NO_x的轉化率，采取的措施是a（填字母）．
a．增大NH₃的濃度   b．增大N₂的濃度  c．增大壓強    d．選擇合適的催化劑
（2）可利用甲烷催化還原氮氧化物．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
則CH₄（g）將NO（g）還原為N₂（g）的熱化學方程式是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，反應過程如下：（部分反應物或生成物略去）
NO$→_{反應Ⅰ}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{反應Ⅱ}^{NaSO_{3}水溶液}$N₂
反應Ⅰ的產物中還有兩種強酸生成，且其中一種強酸硝酸與NO₂的物質的量相等，則化學方程式是2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，若有11.2L N₂生成（標準狀況），共消耗ClO₂67.5 g．

Answer 1

分析 （1）①氧化還原反應中，化合價升高的數值=化合價降低數值=轉移電子數；
②反應的平衡表達式等于生成物濃度冪之積比上反應物濃度冪之積；
③化學反應是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O是氣體計量數增大的反應，提高NO_x的轉化率，平衡正向移動，由此分析解答；
（2）根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（3）根據信息知道一氧化氮和二氧化氯之間反應生成產物是硝酸、鹽酸以及二氧化氮，根據化學方程式結合電子守恒來計算；
（4）①根據圖中信息知道：CO（NH₂）₂與某種煙氣中的NO的物質的量比值越大，NO脫除率越大．

解答 解：（1）根據化合價升高的數值=化合價降低數值=轉移電子數，化合價升高情況：2NH₃～6e^-～N₂，所以當有1mol N₂（g）生成，該反應的電子轉移的量是6mol，總數是6N_A 或6×6.02×10²³，故答案為：6N_A 或6×6.02×10²³；
②反應的平衡表達式等于生成物濃度冪之積比上反應物濃度冪之積，所以K=$\frac{c2（N2）•c3（H2O）}{c2（NH3）•c（NO）•c（NO2）}$，故答案為：$\frac{c2（N2）•c3（H2O）}{c2（NH3）•c（NO）•c（NO2）}$；
③化學反應是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O是氣體計量數增大的反應，提高NO_x的轉化率，平衡正向移動，
a．增大NH₃的濃度，反應速率加快，平衡正向移動，故正確；   
b．增大N₂的濃度，平衡逆向，NO_x的轉化率減小，故錯誤；  
c．增大壓強，平衡逆向移動，故錯誤；    
d．選擇合適的催化劑，平衡不移動，故錯誤；
故選：a；
（2）根據蓋斯定律，將已知熱化學方程式②×2-①可得：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1，故答案為：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1；
（3）根據信息知道一氧化氮和二氧化氯之間反應生成產物是硝酸、鹽酸以及二氧化氮，反應方程式為：2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，根據物質的性質及化合價變化可知：2NO～5e^-～NO₂+HNO₃，ClO₂～5e^-～HCl，所以有2NO₂～ClO₂．根據物質的性質及化合價變化可知：2NO₂～8e^-～N₂，Na₂SO₃～2e^-～Na₂SO₄，所以有2NO₂～4 Na₂SO₃．根據關系式有：2ClO₂～2NO₂～N₂，n（ClO₂）=2n（NO₂）=1 mol，m（ClO₂）=67.5g，
故答案為：2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl；67.5．

點評 本題涉及氧化還原反應中的概念、蓋斯定律的應用、化學平衡的有關計算等綜合知識，注意知識的遷移和應用是關鍵，難度大．