Question

【題目】隨著氮氧化物對環境及人類活動影響的日趨嚴重，如何消除大氣污染物中的氮氧化物成為人們關注的主要問題之一。

Ⅰ.利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應如下：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H＜0

(1)寫出一種可以提高NO的轉化率的方法：__________

(2)一定溫度下，在恒容密閉容器中按照n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反應物，發生上述反應。下列不能判斷該反應達到平衡狀態的是___________

A.c(NH3)︰c(NO) =2︰3 B.n(NH3)︰n(N2) 不變 C.容器內壓強不變 D.容器內混合氣體的密度不變 E.1molN—H鍵斷裂的同時，生成1molO—H鍵

(3)已知該反應速率v正=k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆=k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分別是正、逆反應速率常數)，該反應的平衡常數K=k正/k逆,則x=_____，y=_______。

(4)某研究小組將2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密閉容器中，在Ag2O催化劑表面發生上述反應，NO的轉化率隨溫度變化的情況如圖所示：

①在5min內，溫度從420K升高到580K，此時段內NO的平均反應速率v(NO)=_______;

②在有氧條件下，溫度580K之后NO生成N2的轉化率降低的原因可能是___________。

Ⅱ.用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一種可行的方法。NO和NO2不同配比混合氣通入尿素溶液中，總氮還原率與配比關系如圖。

(5)用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收體積比為1∶1的NO和NO2混合氣，可將N元素轉變為對環境無害的氣體。寫出該反應的化學方程式____。

(6)隨著NO和NO2配比的提高，總氮還原率降低的主要原因是________________。

Answer 1

【答案】降低溫度(或“增大壓強”、“分離出氮氣”、“增大氨氣濃度”等) AE 5 0 0.171 molL-1·min-1 平衡逆向移動 (NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O NO在尿素溶液中的溶解度較低，未參與反應的NO增多

【解析】

(1)不增加一氧化氮的量使平衡右移可提高一氧化氮轉化率；

(2)可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等且保持不變，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；

(3)根據K=進行推導；

(4)①根據計算反應速率；

②平衡逆向移動一氧化氮的轉化率降低；

(5)NO和NO2的體積比為一比一，即反應中化學計量數之比為一比一，將N元素轉變為對環境無害的氣體即氮氣，根據元素守恒和電子守恒配平方程式；

(6)一氧化氮不溶于水，大量的一氧化氮不能反應。

(1)該反應焓變小于零，為放熱反應，降溫可以使平衡右移，增大一氧化氮轉化率；該反應為壓強減小的反應，故增大壓強可使平衡右移；加入氨氣或者移走生成物氮氣都可以使平衡右移增大一氧化氮轉化率，故答案為：降低溫度(或“增大壓強”、“分離出氮氣”、“增大氨氣濃度”等)；

(2)A.根據方程式可知氨氣與一氧化氮按2：3反應，且按n(NH3)︰n(NO) =2︰3充入反應物，所以，任意時刻都滿足c(NH3)︰c(NO) =2︰3，故A錯誤；

B.反應正向移動時氨氣的物質的量減小，氮氣的物質的量增多，所以n(NH3)︰n(N2)會變小，當該值不在變化時說明反應達到平衡，故B正確；

C.平衡正向移動壓強減小，逆向移動壓強增大，所以壓強不變時反應達到平衡，故C正確；

D.生成物中有液態水，所以平衡正向移動時氣體的總質量減小，但總體積不變，所以密度會減小，所以當混合氣體密度不變時能說明反應平衡，故D正確；

E.1molN—H鍵斷裂即消耗mol氨氣，則生成mol水，形成1molO—H鍵，描述的都是正反應速率，故E錯誤；

故答案為AE；

(3)當反應達到平衡時有v正= v逆，即k正·c4(NH3)·c6 (NO) =k逆·cx(N2)·cy(H2O)，變換可得，該反應的平衡常數K=k正/k逆,平衡狀態下K=，所以x=5，y=0，故答案為：5；0；

(4)①420K時一氧化氮的轉化率為2%，此時消耗的n(NO)=3mol×2%=0.06mol，580K時一氧化氮的轉化率為59%，此時消耗的n(NO)=3mol×59%=1.77mol，此時段內一氧化氮的變化量為：1.77mol-0.06mol=1.71mol，容器的體積為2L，所以反應速率 ，故答案為：0.171 molL-1·min-1；

②該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，一氧化氮的轉化率降低；故答案為：平衡逆向移動；

(5)NO和NO2的體積比為一比一，即反應中化學計量數之比為一比一，將N元素轉變為對環境無害的氣體即氮氣，根據元素守恒和電子守恒可知方程式為：(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O，故答案為(NH2)2CO+NO+NO2 ＝2N2+CO2+2H2O；

(6)一氧化氮溶解度小，大量的一氧化氮通入之后不能反應，導致總還原率降低，故答案為：NO在尿素溶液中的溶解度較低，未參與反應的NO增多。