Question

10．利用氨气脱硝（除NO）是大气污染防治研究的热点，脱硝过程中涉及的反应为：
主反应：4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）
副反应：
①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.5kJ/mol
②4NH₃（g）+4O₂（g）?2N₂O（g）+6H₂O（g）△H=-1104.9kJ/mol
③4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269.0kJ/mol
回答下列问题：
（1）主反应的△H为-1632.5kJ/mol
（2）若NH₃的初始物质的量为m mol，达到平衡后生成水蒸气的物质的量为n mol，则NH₃总平衡转化率为$\frac{{\frac{2}{3}n}}{m}×100%$（写出表达式）
（3）如图所示，保持其它条件相同，使用两种不同的催化剂，主反应NO的转化率与温度关系如图所示：
①选用催化剂I的优势有催化剂I在低温下就能使主反应NO的转化率很高，若使用此催化剂脱硝，更有利于节约能源（写出一点）
②R点对应的温度为210℃，低于210℃，NO的转化率是不是对应温度下的平衡转化率，请作出判断并写出理由低于210℃时，NO的转化率随温度升高而增大，而主反应为放热反应，升高温度向逆反应进行，则NO的平衡转化率应随温度升高而降低，与平衡移动得到的结论不一致，故该温度范围内NO的转化率都是非平衡转化率．
（4）常温下，在通入氧气的条件下用0.1mol/L的NaOH溶液吸收NO也可实现脱硝（产物主要为NaNO₃ 和NaNO₂），已知反应后溶液的pH=12，溶液中NO₂^-浓度为5.6×10^-2mol/L（忽略反应过程中溶液体积变化，HNO₂的电离平衡常数为5.1×10^-4），则：
①$\frac{{c（NO_2^-）×c（O{H^-}）}}{{c（HN{O_2}）}}$=5.1×10⁶mol/L
②反应后溶液中NO₃^-的浓度约为0.034mol/L
③某溶液中c（NO₂^-）=1.0×10^-6mol/L，取该溶液5mL，加入一滴0.1mol/L的硝酸银溶液（一滴为0.05mL），通过计算说明能否产生沉淀不能【K_sp（AgNO₂）=2×10^-8】

Answer 1

分析 （1）①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.5kJ/mol
③4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269.0kJ/mol，③×2-①得4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g）据此进行分析；
（2）W（NH₃）=$\frac{{n}_{反}}{{n}_{原}}$×100%，据此进行计算；
（3）①据图象分析，主要从转化率角度来分析选用催化剂I的优势；
②结合图象并从平衡移动的角度来分析；
（4）①HNO₂?H⁺+NO₂^-，则K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（N{{O}_{2}}^{-}）}{c（HN{O}_{2}）}$，故$\frac{{c（NO_2^-）×c（O{H^-}）}}{{c（HN{O_2}）}}$=$\frac{K_a}{{c（{H^+}）}}×c（O{H^-}）$据此进行计算；
②根据电荷守恒式：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），进行计算；
③根据难溶电解质的溶度积常数表达式进行计算．

解答 解：（1）①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.5kJ/mol
③4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269.0kJ/mol，③×2-①得4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）?4N₂（g）+6H₂O（g），故主反应的△H=（-1269.0kJ/mol）×2-（-905.5kJ/mol）=-1632.5kJ/mol，
故答案为：-1632.5kJ/mol；
（2）消耗的n（NH₃）=$\frac{2}{3}$n（H₂O）=$\frac{2}{3}$n，故NH₃总平衡转化率=$\frac{{n}_{反}}{{n}_{原}}$×100%=$\frac{{\frac{2}{3}n}}{m}×100%$，
故答案为：$\frac{{\frac{2}{3}n}}{m}×100%$；
（3）①选用催化剂I的优势有：催化剂I在低温下就能使主反应NO的转化率很高，若使用此催化剂脱硝，更有利于节约能源，
故答案为：催化剂I在低温下就能使主反应NO的转化率很高，若使用此催化剂脱硝，更有利于节约能源；
②观察图象不难发现，低于210℃时，NO的转化率随温度升高而增大，而主反应为放热反应，升高温度向逆反应进行，则NO的平衡转化率应随温度升高而降低，与平衡移动得到的结论不一致，故该温度范围内NO的转化率都是非平衡转化率，
故答案为：低于210℃时，NO的转化率随温度升高而增大，而主反应为放热反应，升高温度向逆反应进行，则NO的平衡转化率应随温度升高而降低，与平衡移动得到的结论不一致，故该温度范围内NO的转化率都是非平衡转化率，
（4）①HNO₂?H⁺+NO₂^-，则K_a=$\frac{c（{H}^{+}）c（N{{O}_{2}}^{-}）}{c（HN{O}_{2}）}$，故$\frac{{c（NO_2^-）×c（O{H^-}）}}{{c（HN{O_2}）}}$=$\frac{K_a}{{c（{H^+}）}}×c（O{H^-}）$=$\frac{{5.1×{{10}^{-4}}}}{{{{10}^{-12}}}}×{10^{-2}}$=5.1×10⁶，
故答案为：5.1×10⁶；
②根据电荷守恒式：c（H⁺）+c（Na⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），可知c（NO₃^-）=c（H⁺）+c（Na⁺）-c（NO₂^-）-c（OH^-）=10^-12mol/L+0.1mol/L-5.6
×10^-2mol/L-10^-2mol/L≈0.1mol/L-5.6×10^-2mol/L-10^-2mol/L=0.034mol/L，
故答案为：0.034；
③滴入硝酸银溶液后：
c（NO₂^-）≈1.0×10^-6mol/L，c（Ag⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.00005L}{0.00505L}$≈1.0×10^-3mol/L，Q_c=c（NO₂^-）×c（Ag⁺）≈1.0×10^-6×1.0×10^-3=1.0×10^-9＜2×10^-8，故不能生成沉淀，
故答案为：不能．

点评 本题是一道综合知识的考查题，要求学生具有知识的梳理和迁移能力，难度大，综合性强，难度中等．