Question

1．據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年入冬以來，華北黃淮地區(qū)己經(jīng)出現(xiàn)4次嚴(yán)重霧霾過程，持續(xù)時(shí)間達(dá)37天．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）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）═2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．
①當(dāng)該反應(yīng)有l(wèi) mol N₂（g）生成時(shí)，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)是3N_A或1.806×10²³．
②為了加快反應(yīng)反應(yīng)速率，并且提高的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是a（填字母）．
a．增大NH₃的濃度   b．增大N₂的濃度   c．增大壓強(qiáng)   d．選擇合適的催化劑
（2）消除氮氧化物的另一種方法是用甲烷催化還原氮氧化物，己知：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3kJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.0kJ/mol
①則CH₄（g）將NO₂（g）還原為N₂（g）等的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-823.3kJ/mol
②在3.0L密閉容器中，通入0.10mol CH₄和0.20mol NO₂，在一定溫度進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間表（t）與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)（p）的數(shù)據(jù)如表：

時(shí)間t/min	0	2	4	6	8	10
總壓強(qiáng)p/100kPa	4.80	5.44	5.76	5.92	6.00	6.00

該溫度下的平衡常數(shù)K=0.0675．
（3）利用ClO₂消除氮氧化物的污染，反應(yīng)過程如下：（部分反應(yīng)物或生成物略去）
N₂$→_{反應(yīng)I}^{ClO_{2}}$NO₂$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}溶液}$NO
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)酸硝酸與NO₂的物質(zhì)的量相等，若有11.2L N₂生成（標(biāo)準(zhǔn)狀況），共消耗ClO₂67.5g．

Answer 1

分析 （1）①氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)升高的數(shù)值=化合價(jià)降低數(shù)值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
②化學(xué)反應(yīng)是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O是氣體計(jì)量數(shù)增大的反應(yīng)，提高NO_x的轉(zhuǎn)化率，平衡正向移動，由此分析解答；
（2）①根據(jù)蓋斯定律CH₄（g）將NO₂（g）還原為N₂（g）等的熱化學(xué)方程式；
②8min時(shí)處于平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為（0.1+0.2）mol×$\frac{6}{4.8}$=0.375mol，再利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{N}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
（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、鹽酸以及二氧化氮，根據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合電子守恒來計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)化合價(jià)升高的數(shù)值=化合價(jià)降低數(shù)值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，化合價(jià)升高情況：NH₃～3e^-～N₂，所以當(dāng)有1mol N₂（g）生成，該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的量是3mol，總數(shù)是3N_A或1.806×10²³，
故答案為：3N_A或1.806×10²³；
②化學(xué)反應(yīng)是2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O是氣體計(jì)量數(shù)增大的反應(yīng)，提高NO_x的轉(zhuǎn)化率，平衡正向移動，
a．增大NH₃的濃度，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，故a正確；   
b．增大N₂的濃度，平衡逆向，NO_x的轉(zhuǎn)化率減小，故b錯誤；  
c．增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，故c錯誤；    
d．選擇合適的催化劑，平衡不移動，故d錯誤；
故答案為：a；
（2）①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-890.3kJ/mol，
②N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.0kJ/mol，
根據(jù)蓋斯定律，①-②可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=（-890.3kJ/mol）-（-67.0kJ/mol）=-823.3kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-823.3kJ/mol；
②8min時(shí)處于平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為（0.1+0.2）mol×$\frac{6}{4.8}$=0.375mol，設(shè)參加反應(yīng)的均為為xmol，則：
                        CH₄（g）+2NO₂（g）?CO₂（g）+N₂（g）+2H₂O（g）
起始量（mol）：0.1           0.2                0             0               0
變化量（mol）：x              2x                 x             x              2x
平衡量（mol）：0.1-x    0.2-2x               x             x              2x
則：0.1-x+0.2-2x+x+x+2x=0.375，
解得：x=0.075，
則平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{N}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）•{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.075}{3}×\frac{0.075}{3}×（\frac{0.15}{3}）^{2}}{\frac{0.025}{3}×（\frac{0.05}{3}）^{2}}$=0.675，
故答案為：0.675；
（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、鹽酸以及二氧化氮，反應(yīng)方程式為：2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及化合價(jià)變化可知：2NO～5e^-～NO₂+HNO₃，ClO₂～5e^-～HCl，所以有2NO₂～ClO₂，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及化合價(jià)變化可知：2NO₂～8e^-～N₂，Na₂SO₃～2e^-～Na₂SO₄，所以有2NO₂～4 Na₂SO₃．根據(jù)關(guān)系式有：2ClO₂～2NO₂～N₂，n（ClO₂）=2n（NO₂）=1 mol，m（ClO₂）=67.5g，
故答案為：67.5．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)平衡及其影響等知識，題目難度較大，注意掌握化學(xué)平衡及其影響，明確三段式在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．