Question

【題目】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）目前，應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術是NH3催化還原法，化學反應可表示為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g) △H＜0

①該反應中，反應物總能量_____（填“>”、“<”或“=”）生成物總能量。

②當該反應有2mol N2(g)生成時，轉移電子的物質的量為____________mol。

③該反應中，還原劑為_____________（填化學式），氧化產物與還原產物的質量比為______________。

（2）也可以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/mol

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol

則CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的熱化學方程式是_________________________________。

（3）還可利用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）：

反應I的產物中還有兩種強酸生成，且其中一種強酸為硝酸，且硝酸與NO2物質的量相等，則化學反應方程式為______，反應中若生成22.4L N2(標準狀況)，則消耗ClO2______g。

Answer 1

【答案】 ＞ 6 NH3 1:1 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl 135

【解析】（1）①該反應△H＜0，是放熱反應，反應物總能量>生成物總能量。②該反應NH3(g)中N元素化合價為-3，NO(g)中N元素化合價為+2，NO2(g)中N元素化合價為+4，生成物N2(g)中N元素化合價為0，根據化合價升高的數值=化合價降低數值=轉移電子數，電子轉移關系為：2NH3～6e-，由化學方程式得關系：2NH3～2N2(g)，所以當有2molN2(g)生成時，轉移電子物質的量為6mol。③根據前面對反應中元素化合價的分析得，該反應中，還原劑為NH3，氧化產物與還原產物都是N2(g)，根據N原子守恒及得失電子守恒，氧化產物與還原產物的物質的量相等，所以氧化產物與還原產物質量比為1:1。

（2）設已知中的兩個熱化學方程式分別為①、②，根據蓋斯定律，②×2-①可得：CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJmol-1。

（3）根據流程，一氧化氮和二氧化氯反應，NO作還原劑被氧化，ClO2作氧化劑被還原，再結合已知信息可得，產物是硝酸、HCl和二氧化氮，化學方程式為：2NO+ClO2+H2O=NO2+HNO3+HCl；根據反應I可得：NO2～ClO2．根據反應II及N原子守恒可得：2NO2～N2，因此2ClO2～2NO2～N2，所以反應中若生成標準狀況22.4LN2(即1molN2)，則消耗2molClO2，質量為：2mol×67.5gmol-1=135g。