Question

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=-867kJ．mol^-1
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-574kJ．mol^-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1圖，采用 作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測量逸出氣體中氨氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氨氧化物轉(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對于氣體反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B ）代替物質(zhì)的量濃度（ C_B）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_p），則上述反應(yīng)的 K_p=

 

．
③以下說法正確的是

 

（填標(biāo)號）．
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 將NO₃^- 還原為，一段時間后，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2，電源正極為

 

（填“A”或“B”），陰極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)平衡的影響因素,電解原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減得到所需的熱化學(xué)方程式；
（2）①熵是用描述混亂程度的，△S就是混亂程度的變化，根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積不會判斷熵變；脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率，①和②中升高溫度氮氧化物的轉(zhuǎn)化率減小，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（p_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_P），據(jù)此寫出反應(yīng)NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）的平衡常數(shù)K_P；
③A、催化劑只影響反應(yīng)速率，不會改變轉(zhuǎn)化率；
B、根據(jù)反應(yīng)原理可知，正反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)影響脫氮率；
C、根據(jù)圖象數(shù)據(jù)可知，催化劑①、②發(fā)揮增大催化效果的溫度分別為250℃和450℃；
（3）①用H₂ 將NO₃^- 還原為，一段時間后，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；
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；

解答： 解：（1）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-574kJ．mol^-1 ①
根據(jù)蓋斯定律，①×2-②得到CH₄將NO還原為N₂的熱化學(xué)方程式為，
故答案為：CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-1160kJ/mol；
（2）①反應(yīng)前氣體的化學(xué)計量數(shù)為4，反應(yīng)后計量數(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)到平衡后升高溫度后，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，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：＞；＜；     
②對于氣體反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（p_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_B）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_P），則反應(yīng)NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）的K_P=

p2(N2)p3(H2O)

p(NO)p(NO2)p2(NH3)

，故答案為：

p2(N2)p3(H2O)

p(NO)p(NO2)p2(NH3)

；
③A．催化劑不會影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑和第①種催化劑對轉(zhuǎn)化率沒有影響，故A錯誤；
B．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，所以壓強(qiáng)對脫氮率有影響，故B錯誤；
C．由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，其催化活性最好，故C正確；
故選C；
（3）①用H₂ 將NO₃^- 還原為，一段時間后，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2NO₃^-+3H₂

催化劑  .

N₂+2OH^-+4H₂O；
故答案為：2NO₃^-+3H₂

催化劑  .

N₂+2OH^-+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；在陰極反應(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H₂O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；

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析，熱化學(xué)方程式書寫方法，化學(xué)平衡常數(shù)計算，電解池原理的分析應(yīng)用，掌握平衡移動原理、概念實質(zhì)、電解池原理的理解應(yīng)用是關(guān)鍵，題目難度中等．