Question

【题目】环境问题已成为全球普遍的热门话题。

（1）利用甲烷催化还原氨氧化物。已知：CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-867kJmol-1，CH4(g) +4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-574kJmol-1，则CH4将NO还原为N2的热化学方程式为___。

（2）用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染．如图采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（注：脱氮率即氮氧化物转化率），反应原理为：NO(g) +NO2(g) +2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)。

①该反应的△S___0，△H___0（填“>”、“=”或“<”）。

②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB )代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则上述反应的Kp=______。

③以下说法正确的是___（填标号）。

A.第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高

B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

C.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

(3)催化反硝化法和电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

①催化反硝化法中，用H2能NO3－还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强，则反应离子方程式为____。

②电化学降解NO3－的原理如图所示。电源正极为______（填A或B），阴极反应式为______。

Answer 1

【答案】CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1 > < C 3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O A 2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O

【解析】

⑴根据盖斯定律，第1个方程乘以2再减去第2个方程得到CH4将NO还原为N2的热化学方程式为CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1。

⑵①反应前气体的化学计量数为4，反应后计量数之和为5，正反应是混乱度增加的反应，所以△S > 0，根据①、②图象可知，达到平衡后升高温度，氮氧化物的转化率减小，说明升高温度平衡向着逆向移动，正反应为放热反应，△H < 0。

②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB )代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则反应NO(g) +NO2(g) +2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)的。

③A选项，催化剂不会影响转化率，只影响反应速率，所以第②种催化剂和第①种催化剂对转化率没有影响，故A错误；B选项，该反应为体积增大的反应，增大压强，平衡向着逆向移动，所以压强对脱氮率有影响，故B错误；C选项，由图象可知，催化剂①、②分别适合于250C和450C左右脱氮，其催化活性最好，故C正确；综上所述，答案为C。

⑶①用H2将NO3－还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强，生成氢氧根离子，硝酸根离子被还原为氮气，结合电荷守恒配平书写离子方程式：3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O。

②由图示知在Ag—Pt电极上NO3－发生还原反应，因此Ag—Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；阴极反应是NO3－得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O。

⑴根据盖斯定律，第1个方程乘以2再减去第2个方程得到CH4将NO还原为N2的热化学方程式为CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1，故答案为：CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1。

⑵①反应前气体的化学计量数为4，反应后计量数之和为5，正反应是混乱度增加的反应，所以△S > 0，根据①、②图象可知，达到平衡后升高温度，氮氧化物的转化率减小，说明升高温度平衡向着逆向移动，正反应为放热反应，△H < 0，故答案为：>；<。

②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB )代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则反应NO(g) +NO2(g) +2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)的，故答案为：。

③A选项，催化剂不会影响转化率，只影响反应速率，所以第②种催化剂和第①种催化剂对转化率没有影响，故A错误；B选项，该反应为体积增大的反应，增大压强，平衡向着逆向移动，所以压强对脱氮率有影响，故B错误；C选项，由图象可知，催化剂①、②分别适合于250C和450C左右脱氮，其催化活性最好，故C正确；综上所述，答案为C。

⑶①用H2将NO3－还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强，生成氢氧根离子，硝酸根离子被还原为氮气，结合电荷守恒配平书写离子方程式：3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O，故答案为：3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O。

②由图示知在Ag—Pt电极上NO3－发生还原反应，因此Ag—Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；阴极反应是NO3－得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O，故答案为：A；2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O。