Question

氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种．
（1）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）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
则CH₄将NO₂还原为N₂的热化学方程式为：

 

．
（2）利用NH₃催化还原氮氧化物（SCR技术）．该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应的化学方程式为：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃

催化剂

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0
为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是

 

（写出1条即可）．
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物．其转化流程如下：
NO

CO2

反应Ⅰ

NO₂

Na2SO3水溶液

反应Ⅱ

N₂
已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是

 

；若生成11.2L N₂（标准状况），则消耗ClO₂

 

 g．
（4）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H．某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L-1/ 时间/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℃时，该反应的平衡常数K=

 

（保留两位小数）．
②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是

 

．
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）首先书写化学方程式，然后根据盖斯定律构造热化学方程式并计算焓变；
（2）化学平衡移动的因素：温度、浓度、压强等，使平衡向正反应方向移动；
（3）二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，根据氧化还原反应的规律知识书写反应方程式，通过化学反应方程式计算；
（4）①当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，根据K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

计算；
②根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质；
③根据浓度比值的变化来确定移动方向；

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将NO₂还原为N₂的反应可以看成是

1

2

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

1

2

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

℃180

催化剂

2N₂（g）+3H₂O（g）△△H＜0，提高氮氧化物的转化率，可以使得化学平衡正向移动即可，可以增大NH₃的浓度、减小反应体系的压强、降低反应体系的温度等，
故答案为：增大NH₃的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等；
 （3）二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，二者之间会发生氧化还原反应：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄，结合化学反应2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成11.2L即0.5molN₂（标准状况），则消耗1molClO₂质量是1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案为：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；67.5g；
 （4）①（1）当20-30min时，各物质的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，K=

c(CO2)c(N2)

c2(NO)

=

0.03×0.03

0.042

=0.56，
故答案为：0.56；
②根据表中数值知，NO、二氧化碳的浓度减小，氮气的浓度增大，说明改变条件是分离出二氧化碳物质，故答案为：减少CO₂浓度；
③30min时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则平衡向逆反应方向移动，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，则△H＜0，
故答案为：＜．

点评：本题考查了热化学方程式的书写和化学平衡常数、化学平衡移动的影响因素，侧重考查学生对数据的分析处理，题目难度中等．