Question

【题目】氮氧化物（NOx）是一种主要的大气污染物，必须进行处理。

(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应生成NO，其反应过程中的能量变化如下：

反应	N2(g)→2N(g)	O2(g)→2O(g)	N(g)+O(g)→NO(g)
反应热	ΔH 1	ΔH 2	ΔH 3
热量值kJ·mol-1	945	498	630

①ΔH 1_____0，ΔH 3_____0。（填“＞”或“＜”）

②N2(g)+O2(g) = 2NO(g) ΔH＝______kJ·mol-1。

(2)利用NH3在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。其热化学方程式为：4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH＝－1807.98 kJ·mol-1，下列能表示该反应中能量变化的是_______（填字母）。

A.

B.

C.

(3)利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：

CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol-1

CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol-1

H2O(l) = H2O(g) ΔH＝+44 kJ·mol-1

则CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝________，1.6 g CH4还原NO2 生成N2和液态水时放出的热量为______kJ。

(4)利用电解法处理含氮氧化物的废气。实验室模拟电解法吸收NO，装置如图所示（均为石墨电极），电解过程中NO转化为硝酸的化学方程式为______。

Answer 1

【答案】＞ ＜ 183 B －867 kJ·mol-1 95.5 2NO+4H2O2HNO3+3H2

【解析】

(1)①断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要放出能量；

②盖斯定律计算得到反应的焓变；

(2) 4NH3 (g) +6NO (g) =5N2 (g)+6H2O (g) △H=-1807.98kJ.mol-1，反应为放热反应，反应物能量高于生成物，据此分析判断图象；

(3) 根据盖斯定律计算，由(①+②)×-③×2得反应；

(4)阳极上一氧化氮失电子生成硝酸，阴极上氢离子得到电子生成氢气，结合电荷守恒和原子守恒配平书写电极反应，得到反应的化学方程式。

(1)①N2(g)→2N(g)是断裂化学键吸收能量，△H1 >0，N(g)+O(g)→NO(g)是形成化学键放出能量，△H3 < 0；

②Ⅰ、N2(g)→2N(g) △H1 = +945kJ/mol；

Ⅱ、O2(g)→2O(g) △H2 = 498kJ/mol；

Ⅲ、N(g)+O(g)→NO(g) △H3 = -630kJ/ mol；

盖斯定律计算Ⅰ+Ⅱ +2×Ⅲ得到N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H =+183kJ/mol；

(2) 4NH3 (g)+6NO(g) =5N2(g)+6H2O(g) ΔH＝－1807.98 kJ·mol-1，反应为放热反应，反应物能量高于生成物，反应焓变为负值为-1807.98 kJ·mol-1，

答案选B；

(3)①CH4 (g)＋4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝ －574 kJ·mol-1

②CH4(g)＋4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol-1

③H2O(l) = H2O(g) ΔH＝+44 kJ·mol-1

盖斯定律计算(①+②)×-③×2得到CH4与NO2反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式：CH4 (g)＋2NO2(g)＝N2 (g)＋CO2(g)＋2H2O(l) △H=－955 kJ·mol-1；

1mol CH4还原二氧化氮生成N2和液态水放出热量955kJ，1.6gCH4物质的量= 0.1mol，还原NO2生成N2和液态水时放出的热量为95.5kJ；

(4)电解过程中阳极反应中NO转化为硝酸的电极反应式为: NO- 3e- + 2H2O =NO3- +4H+，阴极电极反应为:2H++2e-=H2↑，电解过程中NO转化为硝酸的化学方程式为: 2NO+4H2O2HNO3+3H2。