Question

【题目】氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，消除氮氧化物有多种方法。

（1）目前，应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术是NH3催化还原法，化学反应可表示为：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H＜0。

①该反应中，反应物总能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物总能量。

②当该反应有2mol N2(g)生成时，转移电子的物质的量为______mol。

（2）也可以利用甲烷催化还原氮氧化物．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

则CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式是______________。

（3）还可利用ClO2 消除氮氧化物的污染，反应过程如下(部分反应物或生成物略去)：

NO NO2 N2

反应I的产物中还有两种强酸生成，且其中一种强酸为硝酸，且硝酸与NO2物质的量相等，则化学反应方程式为_____，反应中若生成22.4L N2(标准状况)，则消耗ClO2_____g。

（4）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

①氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_______，工作时电流方向为____（用a、b和箭头表示）。

②负极的电极反应式为________________。

③电极表面镀铂粉的原因为____________。

Answer 1

【答案】＞ 6 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl 135 化学能→电能 b→a H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O 增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，增大反应速率

【解析】

（1）①该反应为放热反应；

②由元素化合价的变化可知，该反应中还原剂为NH3，氧化剂为NO和NO2；

（3）根据信息知道一氧化氮和二氧化氯之间反应生成产物是硝酸、氯化氢以及二氧化氮，反应方程式为：2NO+ClO2+H2O＝NO2+HNO3+HCl，反应生成的NO2与Na2SO3发生氧化还原反应生成氮气和硫酸钠，反应的化学方程式为2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4；

（4）该装置是把化学物质中的能量转化为电能，碱性环境中，负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H2+2OH--2e-＝2H2O，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O+O2+4e-＝4OH-，电子的流向是从负极经导线流向正极。

（1）①该反应为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，故答案为：＞；

②由化学方程式可知，当该反应有2molN2(g)生成时，反应消耗还原剂NH3的物质的量为2mol，则反应的电子转移的量是2 mol×3=6mol，故答案为：6；

（2）将已知反应依次编号为①②，根据盖斯定律②×2-①可得CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的方程式CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），则△H=[2×（-867kJ/mol）－（-574kJ/mol）]=-1160kJmol-1，故答案为：CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJmol-1；

（3）根据信息知道一氧化氮和二氧化氯之间反应生成产物是硝酸、氯化氢以及二氧化氮，由硝酸与NO2物质的量相等可知反应方程式为：2NO+ClO2+H2O＝NO2+HNO3+HCl；反应生成的NO2与Na2SO3发生氧化还原反应生成氮气和硫酸钠，反应的化学方程式为2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4，由反应的两个化学方程式可知，ClO2和N2的关系式为：2ClO2～2NO2～N2，标准状况下，反应中生成22.4L N2的物质的量为1mol，则n（ClO2）=2n（N2）=2 mol，m（ClO2）=2mol×67.5g/mol=135g，故答案为：2NO+ClO2+H2O＝NO2+HNO3+HCl；135；

（4）①该装置是把化学物质中的能量转化为电能，所以是化学能转变为电能；在原电池中，负极上失电子，正极上得电子，电子的流向是从负极经导线流向正极，所以是由a到b，电流方向为b→a，故答案为：化学能转变为电能；b→a；

②碱性环境中，负极上氢气失电子生成氢离子，电极反应式为H2+2OH--2e-＝2H2O，故答案为：H2-2e-+2OH-＝2H2O；

③电极表面镀铂粉，增大了电极单位面积吸附H2、O2的分子数，使反应物的浓度增大，反应速率加快，故答案为：增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，加快电极反应速率。