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：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
則CH₄將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為：

 

．
（2）利用NH₃催化還原氮氧化物（SCR技術(shù)）．該技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0
為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化流程如下：
NO

CO2

反應(yīng)Ⅰ

NO₂

Na2SO3水溶液

反應(yīng)Ⅱ

N₂
已知反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是

 

；若生成11.2L N₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則消耗ClO₂

 

 g．
（4）用活性炭還原法處理氮氧化物．有關(guān)反應(yīng)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(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)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(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（保留兩位小數(shù)）．
②30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是

 

．
③若30min后升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）首先書寫化學(xué)方程式，然后根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造熱化學(xué)方程式并計算焓變；
（2）化學(xué)平衡移動的因素：溫度、濃度、壓強(qiáng)等，使平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律知識書寫反應(yīng)方程式，通過化學(xué)反應(yīng)方程式計算；
（4）①當(dāng)20-30min時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，根據(jù)K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

計算；
②根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃�，說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)；
③根據(jù)濃度比值的變化來確定移動方向；

解答： 解：（1）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
CH₄將NO₂還原為N₂的反應(yīng)可以看成是

1

2

（①+②）得到，所以反應(yīng)CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）的△H=

1

2

（-574kJ/mol-1160kJ/mol）=-867kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867 kJ/mol；
（2）反應(yīng)：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

℃180

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△△H＜0，提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，可以使得化學(xué)平衡正向移動即可，可以增大NH₃的濃度、減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)、降低反應(yīng)體系的溫度等，
故答案為：增大NH₃的濃度或減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)或降低反應(yīng)體系的溫度等；
 （3）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成11.2L即0.5molN₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則消耗1molClO₂質(zhì)量是1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案為：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；67.5g；
 （4）①（1）當(dāng)20-30min時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

=

0.03×0.03

0.042

=0.56，
故答案為：0.56；
②根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃螅�說明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)，故答案為：減少CO₂濃度；
③30min時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為5：3：3，則平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0，
故答案為：＜．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫和化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動的影響因素，側(cè)重考查學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析處理，題目難度中等．