Question

4．（1）机动车尾气和燃烧产生的烟气含氮的氧化物，可以用CH₄催化还原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
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol．
（2）用NH₃催化还原NO_X也可以消除氮氧化物的污染．如图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（注：脱氮率即氮氧化物转化率），反应原理为：NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）．
①该反应的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②以下说法正确的是C．
A．第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高
B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C．催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮
（3）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO（NH₂）₂〕溶液除去．反应生成对大气无污染的气体．1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1：1）的质量为76g．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
（2）①脱氮率即氮氧化物转化率，①和②中升高温度氮氧化物的转化率减小，说明该反应为放热反应；
②A、催化剂只影响反应速率，不会改变转化率；
B、根据反应原理可知，正反应是体积增大的反应，压强影响脱氮率；
C、根据图象数据可知，催化剂①、②发挥增大催化效果的温度分别为250℃和450℃；
（3）根据题目信息写出方程式，建立关系式，然后依据关系式进行计算．

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
根据盖斯定律，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，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）═N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）△H=-898.1kJ/mol；
（2）①根据①、②图象可知，达到平衡后升高温度后，氮氧化物的转化率减小，说明升高温度平衡向着逆向移动，正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
②A．催化剂不会影响转化率，只影响反应速率，所以第②种催化剂和第①种催化剂对转化率没有影响，故A错误；
B．该反应为体积增大的反应，增大压强，平衡向着逆向移动，所以压强对脱氮率有影响，故B错误；
C．由图象可知，催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮，其催化活性最好，故C正确；
故选C；
（3）由题目信息可知，NO、NO₂与尿素反应生成CO₂和N₂，反应方程式为：NO+NO₂+CO（NH₂）₂=CO₂+2N₂+2H₂O，
NO+NO₂ ～CO（NH₂）₂
（30+46）g 1mol
1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO₂体积比为1：1）的质量为76g，
故答案为：76．

点评 本题考查了热化学方程式中盖斯定律的计算化学、平衡影响因素分析，反应自发进行的判断依据，掌握平衡移动原理是关键，题目难度中等．