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：
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：NO

ClO2

反應Ⅰ

NO₂

Na2SO3

反應Ⅱ

N₂
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11.2L N₂（標準狀況），則消耗ClO₂

 

 g．
（4）利用CO催化還原氮氧化物也可以達到消除污染的目的．
已知質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率．右圖是反應2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）中NO的濃度隨溫度（T）、等質量催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線．據此判斷該反應的△H

 

0 （填“＞”、“＜”或“無法確定”）；催化劑表面積S₁

 

S₂（填“＞”、“＜”或“無法確定”）．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律以及熱化學方程式的書寫知識來回答；
（2）化學平衡移動的因素：溫度、濃度、壓強等；
（3）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，根據氧化還原反應的規律知識來回答判斷；
（4）影響化學反應速率的因素：溫度、濃度、催化劑．

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的反應可以看成是

1

2

（①+②）得到，所以反應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：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0，提高氮氧化物的轉化率，可以使得化學平衡正向移動即可，可以增大NH₃的濃度、減小反應體系的壓強、降低反應體系的溫度等，故答案為：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）二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會發生氧化還原反應：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄，結合化學反應2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成11.2L即0.5molN₂（標準狀況），則消耗1molClO₂質量是1mol×67.5g/mol=67.5g，故答案為：67.5g；
（4）當催化劑的表面積相等時，溫度越高，化學反應速率越快，反應越先達到平衡，所以溫度關系是T₂＞T₁，從圖中看出，溫度升高，一氧化氮的濃度增加，化學平衡逆向移動，所以該反應是放熱的，當溫度一定時，催化劑表面積越大，則速率越快，所以催化劑表面積S₁＞S₂，故答案為：＜；＞．

點評：本題考查學生氮的氧化物的化學性質以及蓋斯定律的應用知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．