Question

【題目】環(huán)境問題已成為全球普遍的熱門話題。

（1）利用甲烷催化還原氨氧化物。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，則CH4將NO還原為N2的熱化學(xué)方程式為___。

（2）用NH3催化還原NOX也可以消除氮氧化物的污染．如圖采用NH3作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率），反應(yīng)原理為：NO(g) +NO2(g) +2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)。

①該反應(yīng)的△S___0，△H___0（填“>”、“=”或“<”）。

②對(duì)于氣體反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB )代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)(記作Kp)，則上述反應(yīng)的Kp=______。

③以下說法正確的是___（填標(biāo)號(hào)）。

A.第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高

B.相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率沒有影響

C.催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

(3)催化反硝化法和電化學(xué)沉解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。

①催化反硝化法中，用H2能NO3－還原為N2，一段時(shí)間后，溶液的堿性明顯增強(qiáng)，則反應(yīng)離子方程式為____。

②電化學(xué)降解NO3－的原理如圖所示。電源正極為______（填A或B），陰極反應(yīng)式為______。

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根據(jù)蓋斯定律，第1個(gè)方程乘以2再減去第2個(gè)方程得到CH4將NO還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1。

⑵①反應(yīng)前氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)為4，反應(yīng)后計(jì)量數(shù)之和為5，正反應(yīng)是混亂度增加的反應(yīng)，所以△S > 0，根據(jù)①、②圖象可知，達(dá)到平衡后升高溫度，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡向著逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H < 0。

②對(duì)于氣體反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB )代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)(記作Kp)，則反應(yīng)NO(g) +NO2(g) +2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)的。

③A選項(xiàng)，催化劑不會(huì)影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑和第①種催化劑對(duì)轉(zhuǎn)化率沒有影響，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)對(duì)脫氮率有影響，故B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250C和450C左右脫氮，其催化活性最好，故C正確；綜上所述，答案為C。

⑶①用H2將NO3－還原為N2，一段時(shí)間后，溶液的堿性明顯增強(qiáng)，生成氫氧根離子，硝酸根離子被還原為氮?dú)�，結(jié)合電荷守恒配平書寫離子方程式：3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O。

②由圖示知在Ag—Pt電極上NO3－發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag—Pt電極為陰極，則B為負(fù)極，A為電源正極；陰極反應(yīng)是NO3－得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2，利用電荷守恒與原子守恒知有氫離子參與反應(yīng)且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O。

⑴根據(jù)蓋斯定律，第1個(gè)方程乘以2再減去第2個(gè)方程得到CH4將NO還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1，故答案為：CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =- 1160kJmol-1。

⑵①反應(yīng)前氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)為4，反應(yīng)后計(jì)量數(shù)之和為5，正反應(yīng)是混亂度增加的反應(yīng)，所以△S > 0，根據(jù)①、②圖象可知，達(dá)到平衡后升高溫度，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡向著逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H < 0，故答案為：>；<。

②對(duì)于氣體反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB )代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)(記作Kp)，則反應(yīng)NO(g) +NO2(g) +2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)的，故答案為：。

③A選項(xiàng)，催化劑不會(huì)影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑和第①種催化劑對(duì)轉(zhuǎn)化率沒有影響，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)對(duì)脫氮率有影響，故B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250C和450C左右脫氮，其催化活性最好，故C正確；綜上所述，答案為C。

⑶①用H2將NO3－還原為N2，一段時(shí)間后，溶液的堿性明顯增強(qiáng)，生成氫氧根離子，硝酸根離子被還原為氮?dú)�，結(jié)合電荷守恒配平書寫離子方程式：3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O，故答案為：3H2 + 2 NO3－ N2 + OH－ + 4H2O。

②由圖示知在Ag—Pt電極上NO3－發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag—Pt電極為陰極，則B為負(fù)極，A為電源正極；陰極反應(yīng)是NO3－得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2，利用電荷守恒與原子守恒知有氫離子參與反應(yīng)且有水生成，所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O，故答案為：A；2NO3－ + 12H+ + 10e－ = N2 + 6H2O。