Question

【題目】經(jīng)最新研究發(fā)現(xiàn)，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(jìn)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(yīng)生成N2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式：________________________。

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

當(dāng)NO2與NO的物質(zhì)的量之比為1:1時(shí)，與足量氨氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)有12mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，則參與反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為________。

(3)T1溫度時(shí)在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＜0。實(shí)驗(yàn)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(shù)只受溫度影響。不同時(shí)刻測得容器中n(NO)、n(O2)如表：

時(shí)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(yīng)的平均速率v(NO2)=________mol/(Ls)。

②T1溫度時(shí)，上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。

③若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時(shí)其k正=k逆，則T1________T2（填“”“”或“”）。

(4)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖。

①N極的電極反應(yīng)式為________________________。

②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，則通入的NH3與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)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(jù)氧化還原反應(yīng)原理，計(jì)算參與反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量；

(3)②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算起始、平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，通過三段式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)。

(4)根據(jù)電解池工作原理圖，判斷電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式。根據(jù)題意進(jìn)行判斷。

(1)利用蓋斯定律，可知目標(biāo)熱化學(xué)方程式可由熱化學(xué)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(yīng)原理圖和題給信息可知，當(dāng)NO2與NO的物質(zhì)的量之比為1:1時(shí)，與足量氨氣在一定條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：NO2+NO+2NH3=2N2+3H2O，結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理，可知，每消耗1molNO2和NO，轉(zhuǎn)移6mol電子。當(dāng)有12mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，則參與反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為2mol。答案為：2mol；

(3)①由表中數(shù)據(jù)可知，0~2s該反應(yīng)的平均速率v(NO)=，根據(jù)同一反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v(NO2)=v(NO)=0.15molL-1s-1。答案為：0.15molL-1s-1；

②由表中數(shù)據(jù)，可知c(NO)起始=，c(O2)起始=，平衡時(shí)，c(NO)=c(O2)=，c(NO2)=，利用三段式計(jì)算平衡常數(shù)：

K=。答案為：160；

③若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時(shí)其k正=k逆，則K=1＜160，因反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH＜0，K值減小，則對(duì)應(yīng)的溫度增大，即T2＞T1。答案為：＜；

(4)①根據(jù)題中電解池工作原理圖可知，在N極發(fā)生NO→的轉(zhuǎn)變，由此可寫出電極反應(yīng)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(yīng)式為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，故當(dāng)實(shí)際參加反應(yīng)的NO為8mol時(shí)，要將電解產(chǎn)生的硝酸全部轉(zhuǎn)化為硝酸銨，還應(yīng)至少通入2molNH3，則n(NH3):n(NO)=1:4。答案為：1:4。