题目内容

【题目】研究碳氧化合物、氮氧化合物、硫氧化合物等大气污染物的处理对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。工业上处理氮的氧化物途径有多种:

.碱吸法。

1)利用纯碱溶液吸收NONO2,发生的反应共生成两种盐,请写出有关氧化还原方程式:______________________________________NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2

.催化氧化法:城市中NOxCO污染主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将其转化为无毒无害的物质。

2)已知:N2(g)O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol1

2CO(g)O2(g)2CO2(g) ΔH=-564 kJ·mol1

请写出把汽车尾气转化为无毒无害的物质的热化学方程式:__________________________

3)为研究汽车尾气转化为无毒无害的物质有关反应,在密闭容器中充入10molCO8molNO,发生反应,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

①该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有__________(填字母序号)。

a.改用高效催化剂 b.缩小容器的体积 c.升高温度 d.增加CO的浓度

②压强为10 MPa、温度为T1下,若反应进行到20 min达到平衡状态,容器的体积为4 L,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)_______,该温度下平衡常数Kp______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;保留两位有效数字)。

③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中AG点中的______点。

. 电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3,其工作原理如图。

4N极的电极反应式为________

5)在25℃时,将a mol·L1的氨水与0.1mol·L1的硝酸等体积混合后溶液显中性,用含a的代数式表示NH4NO3的水解常数Kh_____________

【答案】NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2 2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g) ΔH-744 kJ·mol1 bd 0.05mol/(L·min) 0.089MPa-1 (或4/45MPa-1 G NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+ (10a-1)×10-7

【解析】

1NO2在碱性条件下容易发生歧化反应;

2)根据盖斯定律,要注意题给信息汽车尾气为NOxCO,这里指NO

32NO(g)2CO(g) 2CO2(g) N2(g) ΔH-744 kJ·mol1,①该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,改变条件使平衡向正反应方向移动即可;

②利用三段式来解决化学平衡计算问题;

③此反应为放热反应,体积减少的反应,若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,平衡将向正反应方向移动;

4)分析一下电解池,M电极的NO变成NH4N电极的NO变成NO3,可知M电极为阴极,N电极为阳极,则N极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,此时溶液为NH4NO3,提供O元素的只能是H2O

5NH4H2ONH3·H2OHKh(c(NH3·H2O)·c(H)/c(NH4)a mol·L1的氨水与0.1mol·L1的硝酸等体积混合后溶液显中性,则c(H)=c(NH3·H2O)c(NH4)可通过三段式来求出,再带入水解平衡常数公式。

1NO2在碱性条件下容易发生歧化反应,生成NO2-NO3-,氧化还原方程式:NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2

2)根据盖斯定律,将反应1反向再与反应2加和即可得出答案,2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g) ΔH-744 kJ·mol1,注意要写反应条件,此为易错点;

3)①该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,改变条件使平衡向正反应方向移动,a.改用高效催化剂,催化剂只能改变反应速率,不能改变反应平衡;b.缩小容器的体积,相当于增大压强,此反应是体积减少的反应,平衡向正反应方向移动,所以提高反应速率同时提高NO的转化率,正确;c.升高温度,反应速率提高,但该反应是放热反应,平衡向逆反应方向移动,错误;d.增加CO的浓度,浓度增大,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,正确,故选b.d

②压强为10 MPa、温度为T1下,若反应进行到20 min达到平衡状态,对应图像E点,利用“三段式”来计算:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)

初始时物质的量/mol 8 10 0 0

变化的物质的量/mol x x x 0.5x

平衡时物质的量/mol 8-x 10-x x 0.5x

NO的体积分数为25%,根据阿伏加德罗定律及推论体积分数等于物质的量分数,(8-x)/( 8-x+10-x+x+0.5x)=25%x=4v(CO2)=0.05mol/(L·min)KpPCO2=总压×物质的量分数=P Mpa,同理其它物质的分压也可以用类似的方法来求出,然后带入Kp=0.089MPa-1

③此反应是体积减少的反应,放热反应,在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,平衡向正反应方向移动,NO的体积分数降低,对应图像的G点;

4)电解池中M极的NO变成NH4+N极的NO变成NO3-,故M极为阴极,N极为阳极,介质为NH4NO3溶液,N极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+

5NH4H2ONH3·H2OHKhc(NH3·H2O)·c(H)/c(NH4)a mol·L1的氨水与0.1mol·L1的硝酸等体积混合后溶液显中性,则c(H)=c(NH3·H2O)c(NH4)可通过三段式来求出,氨水与硝酸等体积混合的离子方程式为:

NH3·H2O+ H+ = NH4 H2O

初始时物质的量浓度/mol/L a 0.1 0

变化的物质的量浓度/mol/L 0.1- 0.1-0.1-

平衡时物质的量浓度/mol/L a-0.1+ 0.1-

Khc(NH3·H2O)·c(H)/c(NH4)= (10a-1)×10-7

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