氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种。利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：CH4 (g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(

题文

氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种。



（1）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 ＝－574 kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g) ＝ 2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H ＝－1160 kJ/mol
则CH₄ 将NO₂ 还原为N₂ 的热化学方程式为                               。       
（2）利用NH₃催化还原氮氧化物（SCR技术)。该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。 反应的化学方程式为：2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)

  2N₂(g)＋3H₂O(g) ΔH < 0
为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是                 （写出1条即可）。
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物。其转化流程如下：
NO

NO₂

N₂
已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ ClO₂ + H₂O ＝ NO₂ + HNO₃ + HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是                ；若生成11.2 L N₂（标准状况），则消耗ClO₂          g 。
（4）利用CO催化还原氮氧化物也可以达到消除污染的目的。
已知质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。如图是反应2NO(g) + 2CO(g)

2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的浓度随温度(T)、等质量催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。据此判断该反应的△H     0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)；催化剂表面积S₁     S₂ (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）CH₄ (g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H ＝－867 kJ/mol    （3分）
（2）增大NH₃的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等（合理答案也计分）
（3）2NO₂ + 4 Na₂SO₃ = N₂ + 4 Na₂SO₄     67.5
（4）＜      ＞

解析

（1）将已知的两个热化学方程式相加除以2即得，答案为CH₄ (g)＋2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H ＝－867 kJ/mol 
（2）提高氮氧化物的转化率即使反应正向进行，根据勒夏特列原理，可采取增大NH₃的浓度或减小反应体系的压强或降低反应体系的温度等措施；
（3）反应Ⅱ中反应物为NO₂、Na₂SO₃，产物之一有N₂，根据氧化还原反应理论，可推断另一产物为Na₂SO₄化学方程式是2NO₂ + 4 Na₂SO₃ = N₂ + 4 Na₂SO₄；若生成11.2 L N₂（标准状况），其物质的量为0.5mol，消耗NO₂的物质的量为1mol,从而可计算出消耗ClO₂的质量为67.5g;
（4）根据化学平衡中的“先拐先平”规律，温度高的先达平衡，表面积大的速率快，先达平衡，所以T₂>T₁,S₁>S₂,随温度升高，CO的浓度增大，说明升温平衡逆向移动，正向是放热反应△H<0。

考点

据考高分专家说，试题“氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的.....”主要考查你对 [氧化还原反应的配平 ]考点的理解。

氧化还原反应的配平

配平简介：
化学反应方程式严格遵守质量守恒定律，书写化学反应方程式写出反应物和生成物后，往往左右两边各原子数目不相等，不满足质量守恒定律，这就需要通过配平来解决。

配平原则：
(1)电子守恒原则：反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等
(2)电荷守恒原则：若为离子反应，反应前后离子所带正负电荷总数相等
(3)质量守恒原则：反应前后各元素的原子个数相等
配平步骤：
(1)一标：标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
(2)二等：通过求最小公倍数使化合价升降总值相等
(3)三定：确定氧化剂与还原剂的化学计量数
氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数
(4)四平：用观察法配平其他物质的化学计量数
(5)五查：检查质量与电荷、电子是否分别守恒
配平技巧：
(1)逆向配平法：部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法，即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平（一般从反应物很难配平时，可选用逆向配平法）
例：

通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降，确定CrCl₃、Cl₂的计量数为2和3，然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法：设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1，其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例：P₄O+Cl₂→POCl₃+P₂Cl₆
可令P₄O前的系数为1，Cl₂的系数为x，则
1P4O+xCl₂→POCl₃+3/2P₂Cl₆ ，再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降总数相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例：Fe₃C+HNO₃＝Fe(NO₃)₃+CO₂↑+NO₂↑+H₂O
复杂化合物Fe₃C按照常规方法分析，无法确定其Fe和C的具体化合价，此时可令组成物质的各元素化合价为零价，根据化合价升降法配平。

通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降，确定CrCl₃、Cl₂的计量数为2和3，然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法：设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1，其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例：P₄O+Cl₂→POCl₃+P₂Cl₆
可令P₄O前的系数为1，Cl₂的系数为x，则
1P4O+xCl₂→POCl₃+3/2P₂Cl₆ ，再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法：先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价，然后计算出各元素化合价的升降值，并使元素化合价升降总数相等，最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例：Fe₃C+HNO₃＝Fe(NO₃)₃+CO₂↑+NO₂↑+H₂O
复杂化合物Fe₃C按照常规方法分析，无法确定其Fe和C的具体化合价，此时可令组成物质的各元素化合价为零价，根据化合价升降法配平。


再用观察法确定物质的化学计量数。
(4)整体标价法：当某元素的原子在某化合物中有数个时，可将它作为一个整体对待，根据化合物中元素化合价代数和为零原则予以整体标价。
例：S+Ca(OH)₂→CaS_x+Ca₂S₂O₃+H₂O
生成物CaS_x、Ca₂S₂O₃中的S_x、S₂作为一个整体标价为-2、+4价，则化合价升降关系为：
S_x  0→-2  降2×2
S₂  0→+4  升4×1
即可配平。
(5)缺项配平法：一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数，再通过比较反应物与生成物，确定缺项（一般为H₂O、H⁺或OH^-），最后观察配平。
(6)有机氧化还原反应的配平：有机物中元素的化合价一般来讲，氢元素显+1价，氧元素显-2价，然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。

氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤：

1. 一般方法：从左向右配。
2. 步骤：标变价，找变化，求总数，配系数。

• 标出元素化合价变化的始态和终态
• 求升价元素或降价元素化合价的变化数
• 求化合价变化数的最小公倍数，分别作为氧化剂或还原剂的系数
• 配平变价元素
• 用观察法配平其他元素
• 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律（离子方程式还要看电荷是否守恒）
  如：
  
  
  

特殊技巧：

配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降，若从左向右配平较困难，可以采用从右向左配平，成为逆向配平法。

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