Question

【题目】下图是氮元素在煤粉使用过程中的转化关系：

（1）③中加入的物质可以是___________（填标号）。

a．空气b．CO c．KNO3d．NH3

已知：N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H = a kJ·mol-1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H = b kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = c kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = d kJ·mol-1

上面转化关系反应后恢复至常温常压，根据以上信息写出③中你所选物质参与反应的热化学方程

式___________（如果所选物质不只一种，则只要写出其中一个热化学方程式即可）。

（2）将烟气中的氮氧化物(NOx)转化为无害物质，这个过程称为脱硝。下面反应为处理方法之一：

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H = -1625.5kJ·mol-1

①若反应生成1molN2，则反应中转移的电子数为___________mol。

②使上述反应速率增大且平衡向右移动的措施是___________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]会直接影响该方法的脱硝率。350℃时，只改变氨气的投放量，反应物X的转化率与氨氮比的关系如图所示，则X是___________(填化学式）。在体积为2L的容器中模拟进行上述反应，初始时加入8molNO和3.5molO2，氨氮比为0.5时，该反应的平衡常数K =___________（保留二位小数）。当n(NH3)/n(NO)>1.0 时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是___________（用化学方程式表示）。

④若上述反应在与外界绝热的容器中进行，氨氮比由0.5增加到1.0时，在此过程中该反应的平衡常数___________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】 bd 4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) ΔH= ( 3c－3a－2b) kJ·mol－1

[或2CO(g) ＋2NO(g)＝2CO 2 (g)＋N2(g) ΔH= ( d－a) kJ·mol－1] 3 增大反应物浓度 NH3 0.09 4NH3＋5O24NO＋6H2O 减小

【解析】（1）氮元素化合价由+2价变成0价，得到电子，被还原，应加还原剂，CO和氨气，答案选bd；已知：N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H = a kJ·mol-1 …①；N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H = b kJ·mol-1…②；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = c kJ·mol-1…③；根据盖斯定律可知3×③－3×①－2×②即得到反应4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l)的△H=（3c-3a-2b）kJmol-1；（2）①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)，反应中氨气失电子做还原剂，一氧化氮和氧气得到电子做氧化剂，反应中生成4mol氮气电子转移总数为12mol，若反应生成1molN2，则反应中转移的电子数为3mol；②反应为气体体积增大的放热反应，增大反应物浓度增大反应速率，平衡正向进行，降低温度平衡正向进行，但反应速率减小，减小压强速率减小．平衡正向进行，所以使上述反应速率增大且平衡向右移动的措施是增大反应物浓度：增大反应物浓度；③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]越大，则氨气的物质的量越大，氨气的转化率越小，由图可知，随着氨气的浓度的增大，X的转化率减小，所以X为NH3；在体积为2L的容器中模拟进行上述反应，初始时加入8molNO和3.5molO2，氨氮比为0.5时，氨气物质的量为0.5×8mol＝4mol，氨气转化率为50%，则

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)

起始浓度（mol/L） 2 4 1.75 0 0

变化浓度（mol/L） 1 1 0.25 1 1.5

平衡浓度（mol/L） 1 3 1.5 1 1.5

K=1.56×14/(14×34×1.5)=0.09；当n(NH3)/n(NO)＞1.0时，氨气与氧气的反应生成NO，所以烟气中NO浓度增大，反应的化学方程式为：4NH3＋5O24NO＋6H2O；④若上述反应在与外界绝热的容器中进行，氨氮比增大，即氨气的浓度增大，平衡正向移动过程中放出热量，温度升高，会导致平衡逆向进行，所以氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡常数减小。