Question

氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一，消除氮氧化物有多种方法。

(1)目前，应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术是NH₃催化还原法，化学反应可表示为：

2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)== 2N₂(g)+3H₂O(g)   △H＜0

①该反应中，反应物总能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物总能量。

②当该反应有2mol N₂(g)生成时，转移电子的物质的量为__mol。

③该反应中，还原剂为______(填化学式），氧化产物与还原产物的质量比为______________。

(2)也可以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)+2NO₂(g)=N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)      △H=-867kJ/mol

则CH₄(g)将NO(g)还原为N₂(g)的热化学方程式是_________________。

(3)还可利用ClO₂ 消除氮氧化物的污染，反应过程如下(部分反应物或生成物略去)：

反应I的产物中还有两种强酸生成，且其中一种强酸为硝酸，且硝酸与NO₃物质的量相等，则化学反应方程式为______，反应中若生成22.4L N₂(标准状况)，则消耗ClO₂______g。

(4)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

①氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________，工作时电流方向为________（用a、b和箭头表示）。

②负极的电极反应式为__________________。

③电极表面镀铂粉的原因为____________________。

Answer

＞ 6 NH3 1 :1 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl 135 化学能→电能 b→a H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O 增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，增大反应速率

【解析】本题分析：本题主要考查反应热的计算及原电池反应原理。

(1) ①该反应是放热反应，反应物总能量>生成物总能量。

②当该反应有2mol N2(g)生成时，N2～3e-，转移电子的物质的量为6mol。

③该反应中，还原剂为NH3，氧化产物与还原产物的质量比为1:1。

(2)将已知的两个热化学方程式依次标注为①②，2②-①得CH4(g)将NO(g)还原为N2(g)的热化学方程式：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 。

(3)根据质量守恒定律可以判断另一种强酸是HCl，化学反应方程式为2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl，反应中若生成22.4L即1mol N2(标准状况)，2ClO2～2NO2～N2，则消耗ClO22mol即135 g。

(4) ①氢氧燃料电池的能量转化主要形式是化学能→电能，O2所在的电极是正极，工作时电流方向为b→a 。

②H 2所在的电极是负极，负极的电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O。

③电极表面镀铂粉的原因为增大电极单位面积吸附H2和O2的分子数，增大反应速率。