【摘要】以氮氧化物进行催化还原和电解氧化吸收法脱除烟气中NOx为题材编制一组同质异考试题，来考察这类试题的解题方法及技巧。

【关键词】同质异考;试题;化学教学

同质异考试题就是利用同样的题材，命题者根据考纲的要求和实际的需要，对题材作出灵活取舍，多视角创设问题，命制出不同的试题，实现知识、方法、技能的全面考查。培训学生树立触类旁通的意识，提升创新思维能力。现以对氮氧化物进行催化还原和电解氧化吸收法脱除烟气中NOx为题材编制一组同质异考试题，帮助参加高考的考生探索相关化学反应原理综合题，并供教师进行化学教学时参考。

【原题】（此题已在我参与命制的2020-2021年江苏省苏锡常镇四市高三教学情况调研（一）使用）

氮氧化物（NO）是硝酸和肼等工业的主要污染物。采用选择性催化还原或氧化吸收法可有效脱除烟气中的氮氧化物。

（1）一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。

①由A到B的变化过程可表示为_______________ 。

②脱除的总反应为_______________。

（2）电解氧化吸收法可将废气中的NO转变为硝态氮。分别向0.1mol/LNaCl溶液和0.08mol/LNaSO溶液（起始pH均调至9）中通入NO，测得电流强度与NO的脱除率的关系如图3所示。电解0.1mol/LNaCl溶液时，溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图4所示。

①电解NaSO溶液时产生HO。HO氧化吸收NO的离子方程式为_______________。

②电解NaCl溶液作吸收液时，NO的去除率始终比NaSO溶液的大，原因是_______________。

③随着电流强度的增大，电解NaCl溶液时NO去除率下降的原因是_______________。

【解题思路】综合探究题涉及化学反应原理、元素化合物性质的理解、科学探究的分析等方面。全面研读题给信息，将从题目中获得的有价值的信息与已有知识的融合、弄清问题的指向，运用科学思维方法（分析比较、归纳整合、证据推理、建构模型等）去解决问题，是有效解决这类试题的方法。

试题问题（2）①由题干信息可知，在碱性溶液中，HO氧化NO生成NO，电子得失守恒则HO与NO比为3：2，运用OH来调节电荷守恒，得出该反应的离子方程式为3HO+2NO+2OH =2NO+4HO

试题问题（2）②比较电解NaCl溶液与电解NaSO溶液作吸收液时的NO的去除率大小比较，也就是比较不同的氧化剂的氧化性强弱，电解NaCl溶液主要生成了ClO，这样比电解NaSO溶液生成的HO氧化性强，NO的去除率大。

试题问题（2）③电流强度的增大，电解NaCl溶液时NO去除率下降的原因，还是与氧化剂的强弱有关。由图-4知，随电流强度的增大，c（ClO）减小而c（ClO）增加，ClO的氧化性大于ClO，则NO的去除率减小。

【参考答案】

（3）②电解氯化钠溶液生成次氯酸根离子，次氯酸根离子氧化性更强.

（4）③随着电流强度的增大，导致次氯酸根转化为氯酸根离子、氯酸根离子氧化性比次氯酸根离子弱。

【变题】

氮氧化物是生产硝酸和肼等的重要原料，而烟气中的NOx则是重点控制的污染物之一，脱除NOx的方法有选择性催化还原及电化学氧化吸收法等。

（1）Christopher Paolucci等研发的氨选择性催化还原氮氧化物的原理如图5所示，沸石笼中[Cu（NH）]的氧化产物的能量与反应历程如图6所示。

①除沸石笼的外，图-1中铜微粒有_____种。

②在沸石笼生成的稳定铜微粒的结构式为_____。

（2）①电化学氧化吸收技术可有效去除废气中的NO。分别用0.1mol/LNaCl溶液和0.08mol/LNaSO溶液（起始pH调到9），分别通入NO，测得电流密度与NO的脱除率如图7所示：NaCl溶液作吸收液时NO的去除率比NaSO溶液的_____（填大或小），已知NaSO溶液中产生的活性微粒为HO·和HO等，NaCl溶液作吸收液产生的含氯活性微粒有_____;写出一种活性微粒去除NO的原理是_____ 。

②电解液pH对NO的去除率的影响如图8所示：请分析NaCl溶液作吸收液时NO的去除率随pH的增大而减小的原因是_______________。

（3）利用燃料电池原理可将NO转化羟胺等重要产品（图9），写出生成NHOH的电极反应式__________。

【解题思路】全面研读题干，从题干中获得的有价值的信息，对信息进行加工与整合，概括提炼出有效价值，建立情境信息。已有知识与问题指向间的联系，通过分析比较、类比迁移、概括推理 的方法，确定解决问题的方向和途径。

试题问题（1）①由图-1知，Cu（I）与Cu（II）的转化过程中存在三种铜的微粒，分别为Cu（NH）、?Cu（NH）、[Cu（NH）（OH）]试题问题（1）②物质的能量越大，物质的稳定性越差，由图-2知，在沸石笼生成的铜微粒中，E的微粒能量最低，则稳定性最好，其结构式为

试题问题（2）①由图7知，在相同的电流强度下，NaCl溶液作吸收液时NO的去除率比NaSO溶液的大;NaCl溶液在电解下产生氯气、氢气、氢氧化钠，氯气与氢氧化钠产生次氯酸钠，氯气、次氯酸根离子都具有强氧化性，NaCl溶液作吸收液产生的含氯活性微粒有Cl、ClO ;其中活性微粒ClO去除NO的原理为 ClO +NO = NO+Cl

试题问题（2）②由图8知，随pH的增大NaCl溶液作吸收液时NO的去除率逐渐减小，因为在酸性条件下HClO的氧化性比碱性条件下的HClO的氧化性强。

试题问题（3）由图9知，NO转化生成NHOH过程中，N元素化合价从+2价变为-1价，由电解原理知该反应在阴极发生，得到3e，据电荷守恒和元素守恒，反应物中必定有H参加反应，故电极反应的方程式为NO + 4H+3e = NHOH 。

【参考答案】

【命题意图比较】试题是以对氮氧化物进行催化还原和电解氧化吸收法脱除烟气中NOx为背景而设计的综合探究题。情境虽然比较陌生，但情境中涉及的物质和化学反应原理都是高中化学课程中的基本内容，围绕脱除烟气中NOx科学研究实践和逻辑结构设计问题。其中原题主要突出考查学生对科学研究实践中的实验的原理的理解和运用，反应机理的研判和解读，对数据的分析和解释，考查学生的证据推理和学科思维的应用能力。变题主要突出考查学生获取和加工信息的能力，学科语言准确表征、转换、表达、应用，能正确运用化学反应原理等相关知识分析和解决问题，类比迁移、概括推理的能力。

总之，命制同质异考试题，旨在增大知识的容量和密度，让学生多角度、多侧面获得事物的特征，洞察出不同情境问题下所遵循的共同规律和相同的本质，化难为易，解一题懂一类，从而培养学生综合意识、拓展迁移的能力。