Question

10．利用氨氣脫硝（除NO）是大氣污染防治研究的熱點(diǎn)，脫硝過程中涉及的反應(yīng)為：
主反應(yīng)：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）
副反應(yīng)：
①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.5kJ/mol
②4NH₃（g）+4O₂（g）?2N₂O（g）+6H₂O（g）△H=-1104.9kJ/mol
③4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269.0kJ/mol
回答下列問題：
（1）主反應(yīng)的△H為-1632.5kJ/mol
（2）若NH₃的初始物質(zhì)的量為m mol，達(dá)到平衡后生成水蒸氣的物質(zhì)的量為n mol，則NH₃總平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{{\frac{2}{3}n}}{m}×100%$（寫出表達(dá)式）
（3）如圖所示，保持其它條件相同，使用兩種不同的催化劑，主反應(yīng)NO的轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如圖所示：
①選用催化劑I的優(yōu)勢(shì)有催化劑I在低溫下就能使主反應(yīng)NO的轉(zhuǎn)化率很高，若使用此催化劑脫硝，更有利于節(jié)約能源（寫出一點(diǎn)）
②R點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為210℃，低于210℃，NO的轉(zhuǎn)化率是不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，請(qǐng)作出判斷并寫出理由低于210℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，而主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度向逆反應(yīng)進(jìn)行，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)隨溫度升高而降低，與平衡移動(dòng)得到的結(jié)論不一致，故該溫度范圍內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率都是非平衡轉(zhuǎn)化率．
（4）常溫下，在通入氧氣的條件下用0.1mol/L的NaOH溶液吸收NO也可實(shí)現(xiàn)脫硝（產(chǎn)物主要為NaNO₃ 和NaNO₂），已知反應(yīng)后溶液的pH=12，溶液中NO₂^-濃度為5.6×10^-2mol/L（忽略反應(yīng)過程中溶液體積變化，HNO₂的電離平衡常數(shù)為5.1×10^-4），則：
①$\frac{{c（NO_2^-）×c（O{H^-}）}}{{c（HN{O_2}）}}$=5.1×10⁶mol/L
②反應(yīng)后溶液中NO₃^-的濃度約為0.034mol/L
③某溶液中c（NO₂^-）=1.0×10^-6mol/L，取該溶液5mL，加入一滴0.1mol/L的硝酸銀溶液（一滴為0.05mL），通過計(jì)算說明能否產(chǎn)生沉淀不能【K_sp（AgNO₂）=2×10^-8】

Answer 1

分析 （1）①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.5kJ/mol
③4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269.0kJ/mol，③×2-①得4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）據(jù)此進(jìn)行分析；
（2）W（NH₃）=$\frac{{n}_{反}}{{n}_{原}}$×100%，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算；
（3）①據(jù)圖象分析，主要從轉(zhuǎn)化率角度來分析選用催化劑I的優(yōu)勢(shì)；
②結(jié)合圖象并從平衡移動(dòng)的角度來分析；
（4）①HNO₂?H⁺+NO₂^-，則K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（N{{O}_{2}}^{-}）}{c（HN{O}_{2}）}$，故$\frac{{c（NO_2^-）×c（O{H^-}）}}{{c（HN{O_2}）}}$=$\frac{K_a}{{c（{H^+}）}}×c（O{H^-}）$據(jù)此進(jìn)行計(jì)算；
②根據(jù)電荷守恒式：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），進(jìn)行計(jì)算；
③根據(jù)難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.5kJ/mol
③4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269.0kJ/mol，③×2-①得4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g），故主反應(yīng)的△H=（-1269.0kJ/mol）×2-（-905.5kJ/mol）=-1632.5kJ/mol，
故答案為：-1632.5kJ/mol；
（2）消耗的n（NH₃）=$\frac{2}{3}$n（H₂O）=$\frac{2}{3}$n，故NH₃總平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{{n}_{反}}{{n}_{原}}$×100%=$\frac{{\frac{2}{3}n}}{m}×100%$，
故答案為：$\frac{{\frac{2}{3}n}}{m}×100%$；
（3）①選用催化劑I的優(yōu)勢(shì)有：催化劑I在低溫下就能使主反應(yīng)NO的轉(zhuǎn)化率很高，若使用此催化劑脫硝，更有利于節(jié)約能源，
故答案為：催化劑I在低溫下就能使主反應(yīng)NO的轉(zhuǎn)化率很高，若使用此催化劑脫硝，更有利于節(jié)約能源；
②觀察圖象不難發(fā)現(xiàn)，低于210℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，而主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度向逆反應(yīng)進(jìn)行，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)隨溫度升高而降低，與平衡移動(dòng)得到的結(jié)論不一致，故該溫度范圍內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率都是非平衡轉(zhuǎn)化率，
故答案為：低于210℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，而主反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度向逆反應(yīng)進(jìn)行，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)隨溫度升高而降低，與平衡移動(dòng)得到的結(jié)論不一致，故該溫度范圍內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率都是非平衡轉(zhuǎn)化率，
（4）①HNO₂?H⁺+NO₂^-，則K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（N{{O}_{2}}^{-}）}{c（HN{O}_{2}）}$，故$\frac{{c（NO_2^-）×c（O{H^-}）}}{{c（HN{O_2}）}}$=$\frac{K_a}{{c（{H^+}）}}×c（O{H^-}）$=$\frac{{5.1×{{10}^{-4}}}}{{{{10}^{-12}}}}×{10^{-2}}$=5.1×10⁶，
故答案為：5.1×10⁶；
②根據(jù)電荷守恒式：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），可知c（NO₃^-）=c（H⁺）+c（Na⁺）-c（NO₂^-）-c（OH^-）=10^-12mol/L+0.1mol/L-5.6
×10^-2mol/L-10^-2mol/L≈0.1mol/L-5.6×10^-2mol/L-10^-2mol/L=0.034mol/L，
故答案為：0.034；
③滴入硝酸銀溶液后：
c（NO₂^-）≈1.0×10^-6mol/L，c（Ag⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.00005L}{0.00505L}$≈1.0×10^-3mol/L，Q_c=c（NO₂^-）×c（Ag⁺）≈1.0×10^-6×1.0×10^-3=1.0×10^-9＜2×10^-8，故不能生成沉淀，
故答案為：不能．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合知識(shí)的考查題，要求學(xué)生具有知識(shí)的梳理和遷移能力，難度大，綜合性強(qiáng)，難度中等．