Question

【題目】隨著氮氧化物對環(huán)境及人類活動影響的日趨嚴重，如何消除大氣污染物中的氮氧化物成為人們關(guān)注的主要問題之一。

Ⅰ.利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應(yīng)如下：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H＜0

(1)寫出一種可以提高NO的轉(zhuǎn)化率的方法：__________

(2)一定溫度下，在恒容密閉容器中按照n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反應(yīng)物，發(fā)生上述反應(yīng)。下列不能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是___________

A.c(NH3)︰c(NO) =2︰3 B.n(NH3)︰n(N2) 不變 C.容器內(nèi)壓強不變 D.容器內(nèi)混合氣體的密度不變 E.1molN—H鍵斷裂的同時，生成1molO—H鍵

(3)已知該反應(yīng)速率v正=k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=k正/k逆,則x=_____，y=_______。

(4)某研究小組將2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密閉容器中，在Ag2O催化劑表面發(fā)生上述反應(yīng)，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的情況如圖所示：

①在5min內(nèi)，溫度從420K升高到580K，此時段內(nèi)NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=_______;

②在有氧條件下，溫度580K之后NO生成N2的轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是___________。

Ⅱ.用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一種可行的方法。NO和NO2不同配比混合氣通入尿素溶液中，總氮還原率與配比關(guān)系如圖。

(5)用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收體積比為1∶1的NO和NO2混合氣，可將N元素轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境無害的氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____。

(6)隨著NO和NO2配比的提高，總氮還原率降低的主要原因是________________。

Answer 1

【答案】降低溫度(或“增大壓強”、“分離出氮氣”、“增大氨氣濃度”等) AE 5 0 0.171 molL-1·min-1 平衡逆向移動 (NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O NO在尿素溶液中的溶解度較低，未參與反應(yīng)的NO增多

【解析】

(1)不增加一氧化氮的量使平衡右移可提高一氧化氮轉(zhuǎn)化率；

(2)可逆反應(yīng)到達平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；

(3)根據(jù)K=進行推導(dǎo)；

(4)①根據(jù)計算反應(yīng)速率；

②平衡逆向移動一氧化氮的轉(zhuǎn)化率降低；

(5)NO和NO2的體積比為一比一，即反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)之比為一比一，將N元素轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境無害的氣體即氮氣，根據(jù)元素守恒和電子守恒配平方程式；

(6)一氧化氮不溶于水，大量的一氧化氮不能反應(yīng)。

(1)該反應(yīng)焓變小于零，為放熱反應(yīng)，降溫可以使平衡右移，增大一氧化氮轉(zhuǎn)化率；該反應(yīng)為壓強減小的反應(yīng)，故增大壓強可使平衡右移；加入氨氣或者移走生成物氮氣都可以使平衡右移增大一氧化氮轉(zhuǎn)化率，故答案為：降低溫度(或“增大壓強”、“分離出氮氣”、“增大氨氣濃度”等)；

(2)A.根據(jù)方程式可知氨氣與一氧化氮按2：3反應(yīng)，且按n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反應(yīng)物，所以，任意時刻都滿足c(NH3)︰c(NO) =2︰3，故A錯誤；

B.反應(yīng)正向移動時氨氣的物質(zhì)的量減小，氮氣的物質(zhì)的量增多，所以n(NH3)︰n(N2)會變小，當該值不在變化時說明反應(yīng)達到平衡，故B正確；

C.平衡正向移動壓強減小，逆向移動壓強增大，所以壓強不變時反應(yīng)達到平衡，故C正確；

D.生成物中有液態(tài)水，所以平衡正向移動時氣體的總質(zhì)量減小，但總體積不變，所以密度會減小，所以當混合氣體密度不變時能說明反應(yīng)平衡，故D正確；

E.1molN—H鍵斷裂即消耗mol氨氣，則生成mol水，形成1molO—H鍵，描述的都是正反應(yīng)速率，故E錯誤；

故答案為AE；

(3)當反應(yīng)達到平衡時有v正= v逆，即k正·c4(NH3)·c6 (NO) =k逆·cx(N2)·cy(H2O)，變換可得，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=k正/k逆,平衡狀態(tài)下K=，所以x=5，y=0，故答案為：5；0；

(4)①420K時一氧化氮的轉(zhuǎn)化率為2%，此時消耗的n(NO)=3mol×2%=0.06mol，580K時一氧化氮的轉(zhuǎn)化率為59%，此時消耗的n(NO)=3mol×59%=1.77mol，此時段內(nèi)一氧化氮的變化量為：1.77mol-0.06mol=1.71mol，容器的體積為2L，所以反應(yīng)速率 ，故答案為：0.171 molL-1·min-1；

②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，一氧化氮的轉(zhuǎn)化率降低；故答案為：平衡逆向移動；

(5)NO和NO2的體積比為一比一，即反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)之比為一比一，將N元素轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境無害的氣體即氮氣，根據(jù)元素守恒和電子守恒可知方程式為：(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O，故答案為(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O；

(6)一氧化氮溶解度小，大量的一氧化氮通入之后不能反應(yīng)，導(dǎo)致總還原率降低，故答案為：NO在尿素溶液中的溶解度較低，未參與反應(yīng)的NO增多。