Question

【題目】煤燃燒排放的煙氣含有NOx，容易形成酸雨污染環境，可通過多種化學方法對煙氣進行脫硝處理。回答下列問題：

（1）在無氧條件下，脫硝反應為：6NO（g）+4NH3（g）5N2（g）+6H2O（g）△H=-1807.0kJmol-1，T℃時，在恒容的密閉容器中，測得在不同時間NO和NH3的物質的量如下表：

時間/min	0	1	2	3	4
n（NO）/mol	1.20	0.90	0.72	0.60	0.60
n（NH3）/mol	0.90	0.70	0.58	0.50	0.50

①下列說法正確的是______（填序號）。

A．3min后NO和NH3的濃度都不再變化，反應停止進行

B．前2min內的平均反應速率v（N2）=0.20molL-1min-1

C．達到平衡時NO的轉化率為50%

D．及時分離出N2，可使該反應的反應速率增大，平衡正向移動

②若反應開始的壓強為p0，則該反應的化學平衡常數Kp=______（可用分數表示；用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

（2）在有氧條件下，NOx也能發生脫硝反應。

①已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=180.6kJmol-1

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.4kJmol-1

H2O（g）=H2（g）+O2（g）△H=241.8kJmol-1

則脫硝反應4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）=4N2（g）+6H2O（g）△H=______kJmol-1

②臭氧是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝反應為2NO2（g）+O3（g）N2O5（g）+O2（g）△H＜0，反應在恒容密閉容器中進行，NO2的百分含量隨壓強（p）、x的變化如圖所示：

則p1______p2（填“＞”“＜”或“=”），x表示的物理量除時間外，還可能是______。

（3）利用惰性電極電解也能對煙氣進行脫硝處理。電解原理如圖所示：

電極a的電極反應式為______，當電解44.8L（標準狀況）含5%NO的煙氣，理論上電路中通過電子的物質的量為______mol。

Answer 1

【答案】C p0 -1627.2 > O3的物質的量或其濃度或質量等 NO -3e + 2H2O = NO3 +4H+ 0.3

【解析】

（1）①A. 化學反應平衡為動態平衡，正逆反應速率相等但不等于0；

B. 由化學反應速率的定義可知，需要容器的體積；

C. 根據轉化率的計算公式得出結論；

D. 反應物或生成物的濃度降低，化學反應速率會減小；

②列出三段式，利用分壓表達出化學平衡常數。

（2）①依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；

②該脫硝反應是氣體體積分數減小的反應，增大壓強會使平衡向正反應方向移動，導致NO2的百分含量降低，據圖分析；根據平衡移動原理進行分析，NO2的百分含量會隨著參加反應的O3的量的增大而減少；

（3）依據圖中b口放出氫氣，可知b為連接電源的負極，作電解池的陰極，則a極發生氧化反應，NO轉化為NO3，每消耗1 mol NO，轉移電子數為 3 mol，據此計算。

①A. 3min后NO和NH3的濃度都不再變化，說明達到動態平衡，但速率不為零，故A項錯誤；

B. 容器的體積未知，其化學反應速率無法求出，故B項錯誤；

C. 3min后NO的濃度不再變化，達到平衡，n(NO) = 0.6 mol，則轉化的NO的物質的量 = 1.2 mol-0.6 mol = 0.6 mol，故其轉化率 = ×100% = 50%，故C項正確；

D. 分離出N2，其濃度降低，反應的速率會減小，故D項錯誤；

故答案選C；

②

則平衡后H2O的物質的量分數ω(H2O) = = ,同理可得ω(N2) = , ω(NH3) = , ω(NO) = , 反應開始的壓強為p0，物質的量為1.2 mol +0.9 mol = 2.1 mol，則反應后的總壓p = = ，其平衡常數Kp = = = = p0，

故答案為：p0；

（2）①i.N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJmol-1
ii.N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.4kJmol-1
iii.2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJmol-1
依據蓋斯定律iii×3-ii×2-i×2得到，4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）△H = -1627.2 kJ/mol；
故答案為：-1627.2；

②2NO2(g)+ O3(g) N2O5(g)+ O2(g)，該反應為氣體體積減小的反應，因此增大壓強平衡會向正向移動，NO2的百分含量降低，從圖中可以看出，p1壓強大，即p1> p2；增大某一反應物的濃度可以使化學平衡向正反應方向移動，從而提高另一反應物的轉化率、減小其百分含量，故x表示的物理量除時間外，還可能是O3的物質的量或其濃度或質量等；

故答案為：>；O3的物質的量或其濃度或質量等

（3）根據圖示信息可知，b口產生氫氣，則為溶液中的氫離子得電子的產物，電解池中陽離子在陰極得電子發生還原反應，故b連接電源的負極，a連接電源的正極，其陽極區NO失電子被氧化為硝酸根離子，發生的電極反應式為：NO -3e + 2H2O = NO3 +4H+，電解的煙氣中NO的物質的量 = = 0.1 mol，所以轉移的電子數為0.1mol×3 = 0.3 mol，

故答案為：NO -3e + 2H2O = NO3 +4H+；0.3。