利用 Cu-ZSM-5 分子筛催化剂, NH 3 可脱除燃煤烟气中的 NO 和 NO 2 ,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法不正确的是
A . 该去除氮氧化物的总反应中,标况下每生成 2.24 L 氮气,转移的电子数为 0.6 N A
B . X 是氮气和水的混合物
C . 阶段 ④中的氮元素既被氧化又被还原
D . 阶段 ②中各元素的化合价没有发生变化
A
【分析】
由反应历程可知反应 ① NH 3 和 H + 反应生成 ;反应 ②中 NO 2 和 反应生成 ,反应 ③中 和 NO 反应生成 ,同时生成 N 2 和 H 2 O ,反应 ④中 生成 N 2 、 H 2 O 和 H + ,总反应为 2NH 3 +NO+NO 2 2N 2 + 3H 2 O ,以此解答该题。
【详解】
A .由反应历程图可知,氨气、二氧化氮和一氧化氮是反应物,氮气与水是生成物,所以总反应为: 2NH 3 +NO+NO 2 2N 2 +3H 2 O ,每反应产生 2 mol N 2 ,转移 6 mol 电子,则生成标准状况下 2.24 L 氮气时,气体的物质的量是 0.1 mol ,则转移的电子数为 0.3 N A , A 错误;
B .根据上述分析可知: X 是氮气和水的混合物, B 正确;
C .反应 ④中 生成 N 2 、 H 2 O 和 H + , 中 -3 价的 N 被氧化变为 0 价的 N 2 , HNO 2 中 +3 价的 N 被还原变为 0 价的 N 2 , N 元素化合价既升高又降低,因此阶段 ④中的氮元素既被氧化又被还原, C 正确;
D .在阶段 ②中 NO 2 和 反应生成 ,各元素的化合价没有发生变化, D 正确;
故合理选项是 A 。
氧化还原反应:
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
反应历程:
氧化还原反应前后,元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低,可以将氧化还原反应拆分成两个半反应:氧化数升高的半反应,称为氧化反应;氧化数降低的反应,称为还原反应。氧化反应与还原反应是相互依存的,不能独立存在,它们共同组成氧化还原反应。
有电子转移(得失或偏移)的反应;(无电子转移(得失或偏移)的反应为非氧化还原反应)
电子的得失过程:
其过程用核外电子排布变化情况可表示为:
氧化还原反应中存在以下一般规律:
强弱律:氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
价态律:元素处于最高价态,只具有氧化性;元素处于最低价态,只具有还原性;处于中间价态,既具氧化性,又具有还原性。
转化律:同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的氧化数只接近而不交叉,最多达到同种价态。
优先律:对于同一氧化剂,当存在多种还原剂时,通常先和还原性最强的还原剂反应。守恒律:氧化剂得到电子的数目等于还原剂失去电子的数目。
氧化还原性的强弱判定:
物质的氧化性是指物质得电子的能力,还原性是指物质失电子的能力。物质氧化性、还原性的强弱取决于物质得失电子的能力(与得失电子的数量无关)。从方程式与元素性质的角度,氧化性与还原性的有无与强弱可用以下几点判定:
(1)从元素所处的价态考虑,可初步分析物质所具备的性质(无法分析其强弱)。最高价态——只有氧化性,如H2SO4、KMnO4中的S、Mn元素;最低价态,只有还原性,如Cl-、S2-等;中间价态——既有氧化性又有还原性,如Fe、S、SO2等。
(2)根据氧化还原的方向判断:氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(3)根据反应条件判断:当不同的氧化剂与同一种还原剂反应时,如氧化产物中元素的价态相同,可根据反应条件的高、低进行判断,如是否需要加热,是否需要酸性条件,浓度大小等等。
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