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NO3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。

(4)氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。

①氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是________，工作時電流方向為________（用a、b和箭頭表示）。

②負極的電極反應式為__________________。

③電極表面鍍鉑粉的原因為____________________。

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 化學能→電能 b→a H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O 增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數，增大反應速率

【解析】本題分析：本題主要考查反應熱的計算及原電池反應原理。

(1) ①該反應是放熱反應，反應物總能量>生成物總能量。

②當該反應有2mol N2(g)生成時，N2～3e-，轉移電子的物質的量為6mol。

③該反應中，還原劑為NH3，氧化產物與還原產物的質量比為1:1。

(2)將已知的兩個熱化學方程式依次標注為①②，2②-①得CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的熱化學方程式：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 。

(3)根據質量守恒定律可以判斷另一種強酸是HCl，化學反應方程式為2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl，反應中若生成22.4L即1mol N2(標準狀況)，2ClO2～2NO2～N2，則消耗ClO22mol即135 g。

(4) ①氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是化學能→電能，O2所在的電極是正極，工作時電流方向為b→a 。

②H 2所在的電極是負極，負極的電極反應式為H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O。

③電極表面鍍鉑粉的原因為增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數，增大反應速率。