Question

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）

180℃

催化劑

2N₂（g）+3H₂O，當(dāng)有1mol N₂（g）生成，該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移總數(shù)是

 

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（2）可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^-1
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?moL^-1
則CH₄（g）將NO（g）還原為N₂（g）的熱化學(xué)方程式是

 

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（3）已知反應(yīng)：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△＜0，根據(jù)原電池原理該反應(yīng)能否設(shè)計(jì)成燃料電池．若能，請(qǐng)寫出當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)的正極反應(yīng)式（若不能，該空可不作答）：

 

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Answer 1

考點(diǎn)：氮的氧化物的性質(zhì)及其對(duì)環(huán)境的影響,氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（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）根據(jù)蓋斯定律來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（3）依據(jù)反應(yīng)中元素化合價(jià)變化判斷反應(yīng)是否為自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化氮在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)�，結(jié)合電荷守恒書寫電極反應(yīng)；

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：2NH₃～6e^-～N₂，所以當(dāng)有1mol N₂（g）生成，該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的量是6mol，總數(shù)是6N_A 或6×6.02×10²³，故答案為：
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?moL^-1
②CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?moL^-1
根據(jù)蓋斯定律，將已知熱化學(xué)方程式②×2-①可得：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ?mol^-1；
故答案為：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ?mol^-1；
（3）已知反應(yīng)：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H＜0，△S＞0，△H-T△S＜0，反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)原電池反應(yīng)，二氧化氮在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)猓�電極反應(yīng)為：2NO₂+8e^-+4H₂O=N₂+8OH^-；
故答案為：2NO₂+8e^-+4H₂O=N₂+8OH^-；

點(diǎn)評(píng)：本題涉及氧化還原反應(yīng)中的概念、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、原電池反應(yīng)設(shè)計(jì)和電極反應(yīng)應(yīng)用等綜合知識(shí)，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．