Question

【題目】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）目前，應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)是NH3催化還原法，化學(xué)反應(yīng)可表示為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H＜0。

①該反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物總能量。

②當(dāng)該反應(yīng)有2mol N2(g)生成時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______mol。

（2）也可以利用甲烷催化還原氮氧化物．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

則CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的熱化學(xué)方程式是______________。

（3）還可利用ClO2 消除氮氧化物的污染，反應(yīng)過(guò)程如下(部分反應(yīng)物或生成物略去)：

NO NO2 N2

反應(yīng)I的產(chǎn)物中還有兩種強(qiáng)酸生成，且其中一種強(qiáng)酸為硝酸，且硝酸與NO2物質(zhì)的量相等，則化學(xué)反應(yīng)方程式為_____，反應(yīng)中若生成22.4L N2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則消耗ClO2_____g。

（4）氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。

①氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_______，工作時(shí)電流方向?yàn)?/span>____（用a、b和箭頭表示）。

②負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________。

③電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)?/span>____________。

Answer 1

【答案】＞ 6 CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣1160kJ·mol﹣1 2NO + ClO2 + H2O = NO2 + HNO3 + HCl 135 化學(xué)能→電能 b→a H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O 增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數(shù)，增大反應(yīng)速率

【解析】

（1）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②由元素化合價(jià)的變化可知，該反應(yīng)中還原劑為NH3，氧化劑為NO和NO2；

（3）根據(jù)信息知道一氧化氮和二氧化氯之間反應(yīng)生成產(chǎn)物是硝酸、氯化氫以及二氧化氮，反應(yīng)方程式為：2NO+ClO2+H2O＝NO2+HNO3+HCl，反應(yīng)生成的NO2與Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂土蛩徕c，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4；

（4）該裝置是把化學(xué)物質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)化為電能，堿性環(huán)境中，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-＝2H2O，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-＝4OH-，電子的流向是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向正極。

（1）①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，故答案為：＞；

②由化學(xué)方程式可知，當(dāng)該反應(yīng)有2molN2(g)生成時(shí)，反應(yīng)消耗還原劑NH3的物質(zhì)的量為2mol，則反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的量是2 mol×3=6mol，故答案為：6；

（2）將已知反應(yīng)依次編號(hào)為①②，根據(jù)蓋斯定律②×2-①可得CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的方程式CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），則△H=[2×（-867kJ/mol）－（-574kJ/mol）]=-1160kJmol-1，故答案為：CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJmol-1；

（3）根據(jù)信息知道一氧化氮和二氧化氯之間反應(yīng)生成產(chǎn)物是硝酸、氯化氫以及二氧化氮，由硝酸與NO2物質(zhì)的量相等可知反應(yīng)方程式為：2NO+ClO2+H2O＝NO2+HNO3+HCl；反應(yīng)生成的NO2與Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂土蛩徕c，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO2+4Na2SO3＝N2+4Na2SO4，由反應(yīng)的兩個(gè)化學(xué)方程式可知，ClO2和N2的關(guān)系式為：2ClO2～2NO2～N2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，反應(yīng)中生成22.4L N2的物質(zhì)的量為1mol，則n（ClO2）=2n（N2）=2 mol，m（ClO2）=2mol×67.5g/mol=135g，故答案為：2NO+ClO2+H2O＝NO2+HNO3+HCl；135；

（4）①該裝置是把化學(xué)物質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)化為電能，所以是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽辉谠�電池中，�?fù)極上失電子，正極上得電子，電子的流向是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向正極，所以是由a到b，電流方向?yàn)?/span>b→a，故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?/span>b→a；

②堿性環(huán)境中，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-＝2H2O，故答案為：H2-2e-+2OH-＝2H2O；

③電極表面鍍鉑粉，增大了電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，使反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，故答案為：增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率。