Question

9．近日，霧霾又上了度娘熱搜榜．其主要成分包括灰塵、SO₂、NO_x、有機碳氫化合物等粒子．煙氣脫硝是治理霧霾的方法之一．
（1）氨氣是常見的煙氣脫硝劑之一，其脫硝原理是與NO（g）反應生成空氣中存在的兩種無毒物質．
①寫出該反應的化學反應方程式：4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O．
②已知：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-907.28kJ•mol^-1；
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-1269.02kJ•mol^-1.105℃時，則上述脫硝反應的△H=-1811.63kJ•mol^-1，該反應能（填“能”“否”或“不能確定”）自發(fā)進行，
③上述脫硝反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為3：2．每生成1mol還原產物，則反應中轉移電子數(shù)為4mol．
（2）臭氧也是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝的反應之一為2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）+O₂（g），不同溫度下，在兩個恒容容器中發(fā)生上述反應，相關信息如表及如圖所示，回答下列問題：

容器	甲	乙
容積/L	1	1
溫度/K	T1	T2
起始充入量	lmolO32mol NO2	lmolO3 2mol NO2

①0～10min內甲容器中反應的平均速率：v（O₃）=mol•L^-1•min^-1．
②T₁＜T₂（填“＞”“＜”或“=”），T₁時，該反應的平衡常數(shù)為0.5L•mol^-1．
③下列措施能提高容器乙中NO₂轉化率的是D （填序號）．
A．向容器中充入He，增大容器的壓強  B．升高容器的溫度
C．向容器中再充人一定量的NO₂D．向容器中再充入lmol O₃和2mo NO₂
④T₁時，若起始時向容器甲中充入2mo1NO₂、lmolO₃、2mollN₂O₅和2molO₂，則脫硝反應達到平衡前，
v_（正）＜v_（逆）   （填“＞”“＜”“=”）．

Answer 1

分析 （1）①氨氣是常見的煙氣脫硝劑之一，其脫硝原理是與NO（g）反應生成空氣中存在的兩種無毒物質為氮氣和水；
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-907.28kJ•mol^-1；
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-1269.02kJ•mol^-1.105℃時，結合熱化學方程式和蓋斯定律計算上述脫硝反應的△H，反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0；
③反應中氧化劑NO，還原劑為NH₃的物質的量之比結合化學方程式電離關系計算，每生成3mol還原產物電子轉移12e^-；
（2）①圖象分析可知，N₂O₅（g）生成濃度0.2mol/L，則消耗O₃濃度0.2mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（O₃）；
②由圖象分析，先拐先平數(shù)值大，則乙的溫度較高，T₁＜T₂，溫度越高N₂O₅（g）濃度越小，說明反應逆向移動，正反應是放熱反應；
③A．恒容容器中，向容器中充入He，增大容器的總壓強，分壓不變，平衡不變；
B．反應為放熱反應，升高容器的溫度，平衡逆向進行；
C．兩種反應物增加一種會提高另一種物質轉化率，本身轉化率減小；
D．向容器中再充入lmol O₃和2mo NO₂，相當于增大壓強，平衡正向進行；
④若起始時向容器甲中充入2molNO₂、1molO₃、2molN₂O₅和2mol O₂，計算濃度商Qc和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向．

解答 解：（1）①脫硝原理是與NO（g）反應生成空氣中存在的兩種無毒物質為氮氣和水，反應的化學方程式：4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O；
②Ⅰ.4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-907.28kJ•mol^-1；
Ⅱ.4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-1269.02kJ•mol^-1．
結合蓋斯定律計算，（Ⅱ×5-Ⅰ×3）×$\frac{1}{2}$得到上述脫硝反應的熱化學方程式：4NH_3（g）+6NO（g）=5N_2（g）+6H₂O（g）△H=-1811.63kJ•mol^-1，
反應△H＜0，△S＞0，則△H-T△S＜0，反應一定能自發(fā)進行，
故答案為：-1811.63kJ•mol^-1；能；
③4NH₃+6NO=5N₂+6H₂O反應中反應中氧化劑NO，還原劑為NH₃物質的量之比6：4=3：2，每生成3mol還原產物電子轉移12e^-，每生成1mol還原產物，則反應中轉移電子數(shù)為4mol，
故答案為：3：2；4；
（2）①由圖，0～10min內甲容器中N₂O₅的濃度變化量為0.2mol•L^-1，2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）十O₂（g），則消耗O₃濃度0.2mol/L，反應速率v（O₃）=$\frac{0.2mol/L}{10min}$=0.02mol/（L•min），
故答案為：0.02；
②由圖象可知，乙先達到平衡，平衡后N₂O₅（g）濃度比甲小，根據(jù)先拐先平數(shù)值大，則乙的溫度較高，T₁＜T₂，平衡逆向移動，即正反應是放熱反應，△H＜0，
                             2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）十O₂（g）
起始量（mol/L）      2               1                0               0
變化量（mol/L）     1             0.5               0.5           0.5
平衡量（mol/L）     1              0.5              0.5           0.5
平衡常數(shù)K=$\frac{0.5×0.5}{{1}^{2}×0.5}$=0.5L•mol^-1，
故答案為：＜；0.5L•mol^-1；
③2NO₂（g）+O₃（g）?N₂O₅（g）+O₂（g），△H＜0，
A．恒容容器中，向容器中充入He，增大容器的總壓強，分壓不變，平衡不變，NO₂轉化率不變，故A錯誤；
B．反應為放熱反應，升高容器的溫度，平衡逆向進行，NO₂轉化率減小，故B錯誤；
C．向容器中再充人一定量的NO₂，平衡正向進行，但NO₂轉化率減小，故C錯誤；
D．向容器中再充入lmol O₃和2mo NO₂，相當于增大壓強，平衡正向進行，NO₂轉化率增大，故D正確；
故答案為：D；
④若起始時向容器甲中充入2molNO₂、1molO₃、2molN₂O₅和2mol O₂，計算濃度商Qc=$\frac{2×2}{{2}^{2}×1}$相當于加入五氧化二氮反應逆向進行，則脫硝反應達到平衡前，v（正）＜v（逆），
故答案為：＜．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算、氧化還原反應電子轉移、化學反應速率和平衡常數(shù)計算、影響化學平衡的因素，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．