Question

【題目】NO、NO2是大氣污染物，但只要合理利用也是重要的資源。

(1)NH3還原法可將NO2還原為N2進(jìn)行脫除。

已知：①4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(g) △H1＝－1530 kJ·mol－1

②N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2＝＋180 kJ·mol－1

寫(xiě)出NH3還原NO的熱化學(xué)方程式：_________________________________________。

(2)亞硝酰氯(ClNO)是合成有機(jī)物的中間體。將一定量的NO與Cl2充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后，改變外界條件X，實(shí)驗(yàn)測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率a(NO)隨X的變化如圖所示，則條件X可能是________(填字母)。

a.溫度 b.壓強(qiáng) c. d.與催化劑的接觸面積

(3)在密閉容器中充入4 mol CO和5 mol NO，發(fā)生反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H1＝－746.5 kJ·mol－1，圖為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系曲線圖。

①溫度：T1_______(填“<”或“>”)T2。

②若反應(yīng)在D點(diǎn)達(dá)到平衡，此時(shí)對(duì)反應(yīng)進(jìn)行升溫且同時(shí)擴(kuò)大容器體積使平衡壓強(qiáng)減小，重新達(dá)到平衡，則D點(diǎn)應(yīng)向圖中A～G點(diǎn)中的_______點(diǎn)移動(dòng)。

③某研究小組探究催化劑對(duì)CO、NO轉(zhuǎn)化的影響。將NO和CO以一定的流速通過(guò)兩種不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉(zhuǎn)化率)，結(jié)果如圖所示。溫度低于200℃時(shí)，圖中曲線I脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因?yàn)?/span>____________；a點(diǎn)_______(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率，說(shuō)明其理由：___________________________________。

(4)以連二硫酸根(S2O42－)為媒介，使用間接電化學(xué)法處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖4所示：

①陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為______________________________________。

②NO被吸收轉(zhuǎn)化后的主要產(chǎn)物為NH4＋，若通電時(shí)電路中轉(zhuǎn)移了0.3 mol e－，則此通電過(guò)程中理論上被吸收的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為____________mL。

Answer 1

【答案】4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（g）△H=-2070kJmol-1 ac ＞ A 溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低 不是 因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線Ⅱ可知，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 1344

【解析】

(1) NH3還原NO反應(yīng)的方程式為4NH3+6NO=5N2+6H2O，①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJmol-1，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律①-②×3得到NH3還原NO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2) 如圖所示NO的轉(zhuǎn)化率a(NO)隨X的增量而逐漸減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)；

(3)①根據(jù)反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)判斷，升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)；

②對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，則平衡會(huì)逆向移動(dòng)，NO的體積分?jǐn)?shù)增加；

③催化劑在低溫下活性不大，反應(yīng)隨溫度變化速率變化不大，圖象分析可知a點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率；

(4) 由圖可知，陰極上亞硫酸根離子得到電子生成S2O42-，NO吸收轉(zhuǎn)化后的主要產(chǎn)物為NH4+，N元素的化合價(jià)由+2價(jià)降低為-3價(jià)，以此計(jì)算。

(1) NH3還原NO反應(yīng)的方程式為4NH3+6NO=5N2+6H2O，①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJmol-1，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJmol-1，由蓋斯定律①-②×3有4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=-1530kJmol-1-(+180kJmol-1)×3=-2070kJmol-1，則NH3還原NO的熱化學(xué)方程式為4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=-2070kJmol-1；

(2) 如圖所示NO的轉(zhuǎn)化率a(NO)隨X的增量而逐漸減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)；

a．反應(yīng)2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0，則升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率減小，與圖象吻合，故a正確；

b．反應(yīng)2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0，則增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，與圖象不吻合，故b錯(cuò)誤；

c．增大，說(shuō)明是增減小Cl2的量或增大NO的量，NO的轉(zhuǎn)化率均減小，與圖象吻合，故c正確；

d．改變催化劑的接觸面積，不影響平衡的移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率不變，與圖象不吻合，故d錯(cuò)誤；

故答案為ac；

(3)①根據(jù)反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以NO的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大，即T1＞T2；

②若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，則平衡會(huì)逆向移動(dòng)，NO的體積分?jǐn)?shù)增加，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點(diǎn)；

(3)圖象分析可知a點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率：溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低；不是平衡脫氮率，因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線II可知，a點(diǎn)對(duì)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高；

(4)①由圖可知，陰極上亞硫酸根離子得到電子生成S2O42-，陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；

②NO吸收轉(zhuǎn)化后的主要產(chǎn)物為NH4+，N元素的化合價(jià)由+2價(jià)降低為-3價(jià)，若通電時(shí)電路中轉(zhuǎn)移了0.3mole-，則此通電過(guò)程中理論上吸收的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為×22.4L/mol=1.344L=1344mL。