Question

【题目】氮的化合物应用广泛，但氮氧化物也是主要的空气污染物之一，要对其进行处理和再利用。

I.脱硝法:

（1）已知H2的燃烧热△H= -285.8kJ/mol，N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H= + 180kJ/mol。一定条件下，H2还原NO生成液态水和一种无毒物质的热化学方程式为_______________________。

II.化合法:

工业上用NO和Cl2化合制备重要的合成用试剂NOCl( 亚硝酰氯)气体。

（2）NOCl中N 元素的化合价为__________，NOCl的电子式为_____________________。

（3）向1L恒容密团容器中通入2molNO(g)和1molCl2(g)发生反应:2NO(g) + Cl2(g)2NOCl(g) △H，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图所示。

①该反应的△H_____0(填“>"或“<”或“=”)，理由是_____________________。

②温度T1时，Cl2(g)在0~20min的平均反应速率为__________mol/(L·min)。

③温度T2时，该反应的平衡常数K=______(结果保留小数点后2位)。若反应在T2达到平衡后，再向容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g)，当再达平衡时，c(NOCl)=______(填“>”或“<”或“一”)1mol/L。

III.电化学法:

用下图所示装置可以模拟消除NO2获得铵态氮肥的过程。

（4）该装置阳极电极反应式为____________________________。

（5）电解后，向所得溶液中通入适量NH3可增加铵态氮肥的产量，理由是____________________。

Answer 1

【答案】 2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-751.6kJ/mol +3 < 温度T2高于T1，升温平衡向逆反应方向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，所以正反应是放热反应 0.02 0.15或0.15(mol/L)-1 > H2O +NO2-e-=NO3-+2H+ 电解反应生成HNO3，通入NH3与HNO3反应生成NH4NO3

【解析】试题分析：本题讨论的是氮氧化物处理和再利用。主要考查热化学方程式书写、盖斯定律、化合价、电子式、等效平衡及化学平衡的移动、化学反应速率的计算、平衡常数的计算、电极方程式等基础知识，考查考生图像的阅读和分析能力、电解装置图的分析理解能力和化学平衡的分析与计算能力。

解析：（1）由H2的燃烧热可得热化学方程式H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol，该式乘以2再与另一式相减即可得出结果。正确答案：2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-751.6kJ/mol。（2）NOCl中O为-2价，Cl为-1价，所以N为+3价，则N元素与O、Cl共形成三对共用电子对，其中与Cl形成一对共用电子对，与O形成两对共用电子对，所以电子式为：。正确答案：+3、。（3）从图可以看出，T2温度时，其他条件相同时反应先建立平衡，所以温度T2更高，而此时平衡体系中NOCl浓度较小，说明温度升高平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，△H<0，20min内，v(NOCl)= ，则v(Cl2)= v(NOCl) ÷2=0.02mol/（min·L）。T2反应达到平衡时，c(NOCl)=0.5mol/L，则参加反应的NO、Cl2分别为0.5mol/L、0.25mol/L，平衡体系中NO、Cl2分别为1.5mol/L、0.75mol/L，。再向容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g)时，相当于原T2的平衡体系的两个叠加，由于容器体积不变，新平衡体系中的NOCl再增加一倍后，由于加压平衡正向移动而增加，因此新平衡体系中c(NOCl)>1mol/L。正确答案： <、 温度T2高于T1，升温平衡向逆反应方向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，所以正反应是放热反应、0.02、 0.15。（4）电解装置阳极NO2失去电子生成NO3-，电极反应为NO2-e-→NO3- ，电解质溶液为NH4NO3溶液，所以配平后为H2O +NO2-e-=NO3-+2H+ 。阴极反应为NO2+e-→NH4+，配平后得6H2O+NO2+7e- =NH4++8OH-，总反应为5H2O+8NO2 NH4NO3+6HNO3，因此电解后的反应液通入NH3与HNO3反应生成NH4NO3。正确答案：

H2O +NO2-e-=NO3-+2H+、电解反应生成HNO3，通入NH3与HNO3反应生成NH4NO3。