Question

【題目】氮的氧化物是大氣的主要污染物，是當(dāng)前環(huán)保工作的重要研究內(nèi)容之一。

（1）氨氣還原氮的氧化物

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 ②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2

則4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H=________。(用含△H1、△H2的式子表示)

依據(jù)反應(yīng)②，可將氨氣直接用于燃料電池，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，寫出負(fù)極電極反應(yīng)式：______________________________。

（2）一定溫度下，向2L恒容密閉容器中充入4.0mol NO2和4.0mol CO，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H<0，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

①0～5min，用NO2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為____。

②以下表述能說明該反應(yīng)己達(dá)到平衡狀態(tài)的是____。

A．氣體顏色不再變化 B．氣體密度不再變化 C．氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化

③20 min時，保持溫度不變，繼續(xù)向該容器中加入l.0mol NO2和l.0molCO，在t1時反應(yīng)再次達(dá)到平衡，則NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡____（填“增大”、“減小”或“不變）。

④該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= _____。

（3）濕法脫硝：采用NaClO2 溶液作為吸收劑可對煙氣進(jìn)行脫硝。323 K 下，向足量堿性NaClO2 溶液中通入含NO 的煙氣，充分反應(yīng)后，溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表：

離子	NO3-	NO2-	Cl-
c/(mol L-1)	2.0×10-4	1.0×10-4	1.75×10-4

①NaClO2 溶液顯堿性，用離子方程式解釋原因_______________________。

②依據(jù)表中數(shù)據(jù)，寫出NaClO2溶液脫硝過程中發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式____________。

Answer 1

【答案】ΔH2 -3ΔH1 2NH3 -6e－+6OH－=N2 +6H2O 0.06mol/（Lmin） AC 增大 0.11或1/9 ClO2-+H2OHClO2+OH- 12NO+7ClO2-+12OH-=8NO3-+4NO2-+7Cl-+6H2O

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律：②-①×3，可計算出所求反應(yīng)的△H；燃料電池中，氨氣在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下生成氮?dú)猓瑩?jù)此寫出負(fù)極極反應(yīng)方程式。

（2）①根據(jù)表中信息可以先計算出v(N2)，然后根據(jù)速率之比和系數(shù)成正比規(guī)律得出v(NO2)；

②A.混合氣體顏色不再變化，NO2(g)濃度不變，據(jù)此進(jìn)行判斷平衡與否；

B．根據(jù)ρ=m/V判斷平衡與否；

C．根據(jù)=m（總）/n(總) 判斷平衡與否；

③在恒溫恒容的容器內(nèi)發(fā)生可逆反應(yīng)達(dá)平衡后，在原平衡基礎(chǔ)上，同比例增加反應(yīng)的量(或濃度)，等效于加壓過程，據(jù)此分析；

④先根據(jù)三段式，求出平衡時各物質(zhì)的濃度，然后根據(jù)K=c4(CO2)c(N2)/c4(CO)c2(NO2)進(jìn)行計算；

（3）①NaClO2 屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，水解顯堿性；

②根據(jù)表中信息可以求出：n(NO3-)、n(NO2-)和n(Cl-)系數(shù)比，根據(jù)原子守恒規(guī)律，可以求出n(NO)與n(NaClO2)系數(shù)比，最后根據(jù)電荷守恒，原子守恒寫出該反應(yīng)的離子方程式。

（1）根據(jù)蓋斯定律：②-①×3，可得到4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H=△H2-3 △H1；燃料電池中，氨氣在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下生成氮?dú)猓��?fù)極電極反應(yīng)：2NH3-6e－+6OH－=N2+6H2O；綜上所述，本題答案是：ΔH2-3ΔH1 ；2NH3-6e－+6OH－=N2 +6H2O 。

（2）①0～5min，c(N2)變化了0.15mol/L，則v(N2)=0.15/5=0.03 mol/(Lmin)，根據(jù)速率之比和系數(shù)成正比規(guī)律可知，v(NO2)=2v(N2)= 0.06 mol/(Lmin) ；綜上所述，本題答案是：0.06 mol/(Lmin)。

②A．NO2(g)為紅棕色，混合氣體顏色不再變化，NO2(g)濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；

B．反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變，恒容密閉容器中，體積不變，所以氣體密度恒為定值，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，錯誤；

C．反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)后混合氣體的總量減小，當(dāng)混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；

綜上所述，本題選AC。

③20 min時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，保持溫度不變，繼續(xù)向該容器中加入l.0mol NO2和l.0molCO，按比例增加反應(yīng)物，相對于原平衡來說等效于加壓過程，4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)平衡右移，在t1時反應(yīng)再次達(dá)到平衡，則NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡增大；綜上所述，本題答案是：增大；

④ 根據(jù)表中信息可知

4CO(g) + 2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)

起始濃度 2 2 0 0

變化濃度 1 0.5 0.25 1

平衡濃度 1 1.5 0.25 1

該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=c4(CO2)c(N2)/c4(CO)c2(NO2)= 14×0.25/ 14×(1.5)2=1/9；綜上所述，本題答案是：0.11或1/9 。

（3）①NaClO2 屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，水解顯堿性，離子方程式為ClO2-+H2OHClO2+OH-；綜上所述，本題答案是：ClO2-+H2OHClO2+OH-。

②設(shè)溶液的體積為1L，根據(jù)氮原子守恒可知：n(NO)=n(NO3-)+n(NO2-)=3.0×10-4，根據(jù)氯原子守恒可知：n(NaClO2)= n(Cl-)=1.75×10-4；因此n(NO)：n(NaClO2)= 3.0×10-4：1.75×10-4=12:7，n(NO3-)：n(NO2-)：n(Cl-)=2.0×10-4：1.0×10-4：1.75×10-4=8:4:7，再根據(jù)電荷守恒，原子守恒，得出NaClO2溶液脫硝過程中發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式：12NO+7ClO2-+12OH-=8NO3-+4NO2-+7Cl-+6H2O；綜上所述，本題答案是：12NO+7ClO2-+12OH-=8NO3-+4NO2-+7Cl-+6H2O。