Question

13．氮氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一．消除氮氧化物有多種方法．
（1）硝酸廠常用催化還原法處理尾氣：催化劑存在時用H₂將NO₂還原為N₂．
已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ•mol^-1
則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應的熱化學方程式是4H₂（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ•mol^-1．
（2）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術．發(fā)生的化學反應是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）$?_{催化劑}^{180℃}$ 2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是增大NH₃濃度（或減小壓強、降低溫度）．
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物反應過程如下：反應Ⅰ的化學方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+HCl，反應Ⅱ的化學方程式是2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄．若有11.2LN₂生成（標準狀況），共消耗ClO₂67.5g．
（4）工業(yè)廢氣中含有的NO₂還可用電解法消除．用NO₂為原料可制新型綠色硝化劑N₂O₅．制備方法之一是先將NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄，然后采用電解法制備N₂O₅，如圖．Pt（甲）為陽極，電解池中生成N₂O₅的電極反應式是N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol ①
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol ②
由蓋斯定律將①×2-②可得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），據(jù)此計算；
（2）提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，改變條件平衡正向進行，依據(jù)化學平衡影響因素分析判斷；
（3）二氧化氮被還原為氮氣，則亞硫酸根被氧化得到硫酸根；根據(jù)原子守恒計算二氧化氮物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式Ⅰ計算NO的物質(zhì)的量，進而計算NO的質(zhì)量；
（4）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成．

解答 解：已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol ①
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol ②
由蓋斯定律可知，①×2-②得4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g），
故△H=2×（-483.6kJ/mol）-67.7kJ/mol=-1034.9kJ/mol，
故熱化學方程式為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ/mol，
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1034.9kJ•mol^-1；
（2）2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0，反應是氣體體積增大的放熱反應，依據(jù)化學平衡移動原理分析，增大氨氣濃度，減小壓強，降低溫度；
故答案為：增大NH₃濃度（或減小壓強、降低溫度）；
（3）二氧化氮被還原為氮氣，則亞硫酸根被氧化得到硫酸根，反應離子方程式為：2NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，化學方程式為：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄，
11.2L氮氣的物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)N原子守恒可知二氧化氮物質(zhì)的量=0.5mol×2=1mol，由2NO+2ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl可知，消耗ClO₂的物質(zhì)的量1mol，故消耗ClO₂的質(zhì)量=1mol×67.5g/mol=67.5g，
故答案為：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；67.5；
（4）從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應，則N₂O₅應在陽極區(qū)生成，Pt（甲）為陽極，電極反應式為：N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，故答案為：陽；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

點評 本題綜合考查化學反應原理的基礎知識，涉及反應熱計算、化學平衡影響因素、氧化還原反應及計算、電解原理等，題目難度中等，注意相關知識的積累．