Question

4．（1）機(jī)動(dòng)車尾氣和燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，可以用CH₄催化還原NO_x消除氮氧化物的污染．
①CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
②2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol．
（2）用NH₃催化還原NO_X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(guò)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△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②以下說(shuō)法正確的是C．
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(méi)有影響
C．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮
（3）硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO（NH₂）₂〕溶液除去．反應(yīng)生成對(duì)大氣無(wú)污染的氣體．1mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設(shè)NO、NO₂體積比為1：1）的質(zhì)量為76g．

Answer 1

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)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①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(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②A、催化劑只影響反應(yīng)速率，不會(huì)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）根據(jù)題目信息寫出方程式，建立關(guān)系式，然后依據(jù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol①
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根據(jù)蓋斯定律，①-②+④×2可得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（2）①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(shuō)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：＜；
②A．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(méi)有影響，故A錯(cuò)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(dòng)，所以壓強(qiáng)對(duì)脫氮率有影響，故B錯(cuò)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）由題目信息可知，NO、NO₂與尿素反應(yīng)生成CO₂和N₂，反應(yīng)方程式為：NO+NO₂+CO（NH₂）₂=CO₂+2N₂+2H₂O，
NO+NO₂ ～CO（NH₂）₂
（30+46）g 1mol
1mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設(shè)NO、NO₂體積比為1：1）的質(zhì)量為76g，
故答案為：76．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式中蓋斯定律的計(jì)算化學(xué)、平衡影響因素分析，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)，掌握平衡移動(dòng)原理是關(guān)鍵，題目難度中等．