Question

15．圖1是氮元素在煤粉使用過程中的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

（1）③中加入的物質(zhì)可以是bd（填標號）．
a．空氣   b．CO    c．KNO₃ d．NH₃
已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=a kJ•mol^-1
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=b kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=c kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=d kJ•mol^-1
上面轉(zhuǎn)化關(guān)系反應后恢復至常溫常壓，根據(jù)以上信息寫出③中你所選物質(zhì)參與反應的熱化學方程
式4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（3c-3a-2b）kJ•mol^-1（如果所選物質(zhì)不只一種，則只要寫出其中一個熱化學方程式即可）．
（2）將煙氣中的氮氧化物（NO_x）轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，這個過程稱為脫硝．下面反應為處理方法之一：
4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1625.5kJ•mol^-1
①若反應生成1molN₂，則反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol．
②使上述反應速率增大且平衡向右移動的措施是增大反應物濃度．
③氨氮比[n（NH₃）/n（NO）]會直接影響該方法的脫硝率．350℃時，只改變氨氣的投放量，反應物X的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如圖2所示，則X是NH₃（填化學式）．在體積為2L的容器中模擬進行上述反應，初始時加入8molNO和3.5molO₂，氨氮比為0.5時，該反應的平衡常數(shù)K=0.09（保留二位小數(shù)）．當$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$＞1.0 時，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O（用化學方程式表示）．
④若上述反應在與外界絕熱的容器中進行，氨氮比由0.5增加到1.0時，在此過程中該反應的平衡常數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由圖表可知，氮由+2價變成0價，應加還原劑；已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=a kJ•mol^-1 …①；N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=b kJ•mol^-1…②；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=c kJ•mol^-1…③；而①的反應為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l），所以依據(jù)蓋斯定律計算得到△H=3③-3①-2②；
（2）①反應中生成4mol氮氣電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為12mol；
②反應為氣體體積增大的放熱反應，結(jié)合影響化學反應速率和化學平衡的因素和平衡移動原理分析使上述反應速率增大且平衡向右移動的措施；
③氨氣的物質(zhì)的量越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越小；平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，根據(jù)氨氣與氧氣的反應分析；
④氨氮比增大，即氨氣的濃度增大，平衡正向移動，上述反應在與外界絕熱的容器中進行放出熱量增大會導致平衡逆向進行；

解答 解：（1）氮由+2價變成0價，應加還原劑，CO和氨氣，故選bd，
已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=a kJ•mol^-1 …①；N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=b kJ•mol^-1…②；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=c kJ•mol^-1…③；而①的反應為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l），所以△H=3③-3①-2②，則△H=（3c-3a-2b） kJ•mol^-1，所以熱化學方程式為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（3c-3a-2b） kJ•mol^-1，故答案為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（3c-3a-2b） kJ•mol^-1；
故答案為：bd；4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（ 3c-3a-2b） kJ•mol^-1；
（2）①4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1625.5kJ•mol^-1，反應中氨氣失電子做還原劑，一氧化氮和氧氣得到電子做氧化劑，反應中生成4mol氮氣電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為12mol，若反應生成1molN₂，則反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol，
故答案為：3；
②反應為氣體體積增大的放熱反應，增大反應物濃度增大反應速率，平衡正向進行，溫度只有降低溫度平衡正向進行，但反應速率減小，減小壓強速率減�。�平衡正向進行，所以使上述反應速率增大且平衡向右移動的措施是增大反應物濃度，
故答案為：增大反應物濃度；
③氨氮比[$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$]越大，則氨氣的物質(zhì)的量越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越小，由圖可知，隨著氨氣的濃度的增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，所以X為NH₃；
在體積為2L的容器中模擬進行上述反應，初始時加入8molNO和3.5molO₂，氨氮比為0.5時，氨氣物質(zhì)的量為0.5×8mol=4mol，氨氣轉(zhuǎn)化率為50%，
                        4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$4N₂（g）+6H₂O（g）
起始量（mol/L）  2                4             1.75             0               0                                
變化量（mol/L） 2×50%=1      1               0.25           1                1.5
平衡量（mol/L） 1                  3             1.5                1              1.5
K=$\frac{1．{5}^{6}×{1}^{4}}{{1}^{4}×{3}^{4}×1.5}$=0.09
當$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$＞1.0時，氨氣與氧氣的反應生成NO，所以煙氣中NO濃度增大，反應的化學方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：NH₃；0.09；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
④若上述反應在與外界絕熱的容器中進行，氨氮比增大，即氨氣的濃度增大，平衡正向移動過程中放出熱量，會導致平衡逆向進行，所以氨氮比由0.5增加到1.0時，脫硝主要反應的平衡常數(shù)減小，
故答案為：減��；

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律計算、氧化還原反應電子轉(zhuǎn)移、化學平衡常數(shù)計算、圖象分析判斷等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．