Question

【題目】NO、NO2是大氣污染物，但只要合理利用也是重要的資源。

(1)NH3還原法可將NO2還原為N2進行脫除。

已知：①4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(g) △H1＝－1530 kJ·mol－1

②N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2＝＋180 kJ·mol－1

寫出NH3還原NO的熱化學方程式：_________________________________________。

(2)亞硝酰氯(ClNO)是合成有機物的中間體。將一定量的NO與Cl2充入一密閉容器中，發生反應：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后，改變外界條件X，實驗測得NO的轉化率a(NO)隨X的變化如圖所示，則條件X可能是________(填字母)。

a.溫度 b.壓強 c. d.與催化劑的接觸面積

(3)在密閉容器中充入4 mol CO和5 mol NO，發生反應2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H1＝－746.5 kJ·mol－1，圖為平衡時NO的體積分數與溫度、壓強的關系曲線圖。

①溫度：T1_______(填“<”或“>”)T2。

②若反應在D點達到平衡，此時對反應進行升溫且同時擴大容器體積使平衡壓強減小，重新達到平衡，則D點應向圖中A～G點中的_______點移動。

③某研究小組探究催化劑對CO、NO轉化的影響。將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應，相同時間內測量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉化率)，結果如圖所示。溫度低于200℃時，圖中曲線I脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為____________；a點_______(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡脫氮率，說明其理由：___________________________________。

(4)以連二硫酸根(S2O42－)為媒介，使用間接電化學法處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖4所示：

①陰極區的電極反應式為______________________________________。

②NO被吸收轉化后的主要產物為NH4＋，若通電時電路中轉移了0.3 mol e－，則此通電過程中理論上被吸收的NO在標準狀況下的體積為____________mL。

Answer 1

【答案】4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（g）△H=-2070kJmol-1 ac ＞ A 溫度較低時，催化劑的活性偏低 不是 因為該反應為放熱反應，根據線Ⅱ可知，a點對應溫度的平衡脫氮率應該更高 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 1344

【解析】

(1) NH3還原NO反應的方程式為4NH3+6NO=5N2+6H2O，①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJmol-1，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJmol-1，根據蓋斯定律①-②×3得到NH3還原NO反應的熱化學方程式；

(2) 如圖所示NO的轉化率a(NO)隨X的增量而逐漸減小，說明平衡逆向移動；

(3)①根據反應2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)判斷，升高溫度，平衡向吸熱方向移動；

②對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，則平衡會逆向移動，NO的體積分數增加；

③催化劑在低溫下活性不大，反應隨溫度變化速率變化不大，圖象分析可知a點不是對應溫度下的平衡脫氮率；

(4) 由圖可知，陰極上亞硫酸根離子得到電子生成S2O42-，NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，N元素的化合價由+2價降低為-3價，以此計算。

(1) NH3還原NO反應的方程式為4NH3+6NO=5N2+6H2O，①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJmol-1，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJmol-1，由蓋斯定律①-②×3有4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=-1530kJmol-1-(+180kJmol-1)×3=-2070kJmol-1，則NH3還原NO的熱化學方程式為4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=-2070kJmol-1；

(2) 如圖所示NO的轉化率a(NO)隨X的增量而逐漸減小，說明平衡逆向移動；

a．反應2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0，則升高溫度，平衡逆向移動，NO的轉化率減小，與圖象吻合，故a正確；

b．反應2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0，則增大壓強，平衡正向移動，NO的轉化率增大，與圖象不吻合，故b錯誤；

c．增大，說明是增減小Cl2的量或增大NO的量，NO的轉化率均減小，與圖象吻合，故c正確；

d．改變催化劑的接觸面積，不影響平衡的移動，NO的轉化率不變，與圖象不吻合，故d錯誤；

故答案為ac；

(3)①根據反應2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動，所以NO的體積分數會增大，即T1＞T2；

②若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，則平衡會逆向移動，NO的體積分數增加，重新達到的平衡狀態可能是圖中A點；

(3)圖象分析可知a點不是對應溫度下的平衡脫氮率：溫度較低時，催化劑的活性偏低；不是平衡脫氮率，因為該反應為放熱反應，根據線II可知，a點對溫度的平衡脫氮率應該更高；

(4)①由圖可知，陰極上亞硫酸根離子得到電子生成S2O42-，陰極區的電極反應式為2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；

②NO吸收轉化后的主要產物為NH4+，N元素的化合價由+2價降低為-3價，若通電時電路中轉移了0.3mole-，則此通電過程中理論上吸收的NO在標準狀況下的體積為×22.4L/mol=1.344L=1344mL。