Question

氮氧化物是大氣污染物之一，消除氮氧化物的方法有多種。

（1）利用甲烷催化還原氮氧化物。已知：
①CH₄ (g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）  △H ＝－574 kJ/mol
②CH₄(g)＋4NO(g）＝ 2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g） △H ＝－1160 kJ/mol
則CH₄ 將NO₂ 還原為N₂ 的熱化學方程式為：                        。
（2）利用NH₃催化還原氮氧化物（SCR技術)。該技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。 反應的化學方程式為:為提高氮氧化物的轉化率可采取的措施是                                  （寫出1條即可）。
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物。其轉化流程如下:  NONO₂N₂。已知反應Ⅰ的化學方程式為2NO+ ClO₂ + H₂O ＝NO₂ + HNO₃ + HCl，則反應Ⅱ的化學方程式是              ；若生成11.2 L N₂（標準狀況），則消耗ClO₂          g 。
（4）用活性炭還原法處理氮氧化物．有關反應為：C（s）+2NO（g）N₂ （g）+CO₂ （g）△H．某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）條件下反應，反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下：

濃度/mol?L-1/ 時間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

 
①T₁℃時，該反應的平衡常數K=           （保留兩位小數）．②30min后，改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是               ．③若30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則該反應的△H    0（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

（1）CH₄ (g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）  △H ＝－867 kJ/mol  
（2）增大NH₃的濃度或減小反應體系的壓強或降低反應體系的溫度等
（3）2NO₂ + 4 Na₂SO₃=N₂ + 4 Na₂SO₄    67.5 （4）①0.56 ② 減少CO₂濃度 ③ ＜

試題分析：（1）（①＋②）÷2可得CH₄ (g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）  △H ＝－867 kJ/mol。（2）由于反應的正反應氣體體積增大的放熱反應。所以提高氮氧化物的轉化率可采取的措施可以是通過增大NH₃的濃度或減小反應體系的壓強或降低反應體系的溫度等措施來實施。（3）由題目提供的信息可知NO₂與Na₂SO₃發生氧化還原反應：2NO₂ + 4 Na₂SO₃ =N₂ + 4 Na₂SO₄，從而消除了NOx對環境造成的污染。由方程式得關系式：2ClO₂～2NO₂～N₂。n(N₂)=0.5mol,所以n(ClO₂)=1mol，m(ClO₂)=1mol×67.5g/mol=67.5g。（4）①T₁℃時，該反應的平衡常數.②由表中數據可以看出30min后，c(CO₂)減小，c(N₂)卻逐漸增加c(NO)有所減少。說明改變的條件是減小c(CO₂)。③若30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，<0.56。說明升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動。根據平衡移動原理:升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動。逆反應方向為吸熱反應，所以該反應的正反應為放熱反應。則該反應的△H ＜0．