Question

【題目】經最新研究發現，NOx和SOx是形成霧霾天氣的主要原因之一，因此研究NOx、SOx等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。

(1)為了消除NO造成的污染，通常采用一氧化碳和氫氣進行催化還原NO。

已知：①N2(g)+O2(g)＝2NO(g) ΔH=akJmol-1；

②2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l) ΔH=bkJmol-1；

③H2O(g)＝H2O(l) ΔH=ckJmol-1。

寫出H2與NO反應生成N2和水蒸氣的熱化學方程式：________________________。

(2)目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術是NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術。反應原理如圖所示：

當NO2與NO的物質的量之比為1:1時，與足量氨氣在一定條件下發生反應。當有12mol電子發生轉移時，則參與反應的NO2的物質的量為________。

(3)T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中發生反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＜0。實驗測得：v正=v消耗(NO)=2v消耗(O2)=k正c2(NO)c(O2)，v逆=v消耗(NO2)=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(NO)、n(O2)如表：

時間/	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	1	0.6	0.4	0.2	0.2	0.2
n(O2)/mol	0.6	0.4	0.3	0.2	0.2	0.2

①從0~2s該反應的平均速率v(NO2)=________mol/(Ls)。

②T1溫度時，上述反應的化學平衡常數K=________。

③若將容器的溫度改變為T2時其k正=k逆，則T1________T2（填“”“”或“”）。

(4)電解硝酸工業的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖。

①N極的電極反應式為________________________。

②將電解生成的HNO3全部轉化為NH4NO3，則通入的NH3與實際參加反應的NO的物質的量之比至少為________。

Answer 1

【答案】2H2(g)+2NO(g)＝2H2O(g)+N2(g) ΔH=(b-2c-a)kJmol-1 2mol 0.15molL-1s-1 160 ＜ NO-3e-+2H2O＝+4H+ 1:4

【解析】

(2)根據氧化還原反應原理，計算參與反應的NO2的物質的量；

(3)②根據表中數據，計算起始、平衡時各物質的物質的量濃度，通過三段式計算化學平衡常數。

(4)根據電解池工作原理圖，判斷電極反應方程式和總反應方程式。根據題意進行判斷。

(1)利用蓋斯定律，可知目標熱化學方程式可由熱化學方程式：得到：2H2(g)+2NO(g)＝2H2O(g)+N2(g) ΔH=(b-2c-a)kJmol-1；答案為：2H2(g)+2NO(g)＝2H2O(g)+N2(g) ΔH=(b-2c-a)kJmol-1；

(2)由反應原理圖和題給信息可知，當NO2與NO的物質的量之比為1:1時，與足量氨氣在一定條件下發生的化學反應方程式為：NO2+NO+2NH3=2N2+3H2O，結合氧化還原反應原理，可知，每消耗1molNO2和NO，轉移6mol電子。當有12mol電子發生轉移時，則參與反應的NO2的物質的量為2mol。答案為：2mol；

(3)①由表中數據可知，0~2s該反應的平均速率v(NO)=，根據同一反應中各物質的速率之比等于化學計量數之比，則v(NO2)=v(NO)=0.15molL-1s-1。答案為：0.15molL-1s-1；

②由表中數據，可知c(NO)起始=，c(O2)起始=，平衡時，c(NO)=c(O2)=，c(NO2)=，利用三段式計算平衡常數：

K=。答案為：160；

③若將容器的溫度改變為T2時其k正=k逆，則K=1＜160，因反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＜0，K值減小，則對應的溫度增大，即T2＞T1。答案為：＜；

(4)①根據題中電解池工作原理圖可知，在N極發生NO→的轉變，由此可寫出電極反應式為：NO-3e-+2H2O＝+4H+，答案為：NO-3e-+2H2O＝+4H+；

②分析電解池工作原理可知，電解總反應式為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，故當實際參加反應的NO為8mol時，要將電解產生的硝酸全部轉化為硝酸銨，還應至少通入2molNH3，則n(NH3):n(NO)=1:4。答案為：1:4。