题目内容
【题目】已知研究氮及其化合物的转化对于环境改善有重大意义。
I．已知N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H=+180.4 kJ/mol，
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O（l） △H=
kJ/mol。
(1)用NH3消除NO污染的反应为：4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(l) △H=_______。则该反应自发进行的条件是______________(填“高温”或“低温”)。
(2)不同温度条件下，NH3与NO的物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3，得到NO脱除率曲线如图所示。曲线a中NH3的起始浓度为4×10- 5mol/L，从A点到B点经过2秒，该时间段内NO的脱除速率为_______mg/（L·s），在AB所在的曲线上当温度高于900℃时NO脱除率明显降低的原因是_______________________________________________。
Ⅱ.用活性碳还原法也可以处理氮氧化合物，发生的反应为2CO(g)+ 2NO(g)
N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8kJ/mol。
(3)在一恒容绝热的密闭容器中，能表示上述反应达到平衡状态的是_____________(填字母代号)。
A．单位时间内断裂1 mol N≡N键的同时生成2 mol C=O键
B．容器内的总压强保持不变
C．混合气体的密度保持不变
D．c(NO):c(N2):c(CO2)=2:1:2
E．混合气体的平均摩尔质量保持不变
(4)向一恒容密闭容器中充入3mol CO和2mol NO，测得气体的总压为10MPa，在一定温度下开始反应，10 min后达到平衡，测得NO的转化率为75%，该反应的平衡常数KP=____________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
Ⅲ．用间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H+和H2O通过。
(5)写出吸收塔中的离子反应方程式_____________________________________，反应过程中若通过质子交换膜的H+为1 mol时，吸收塔中生成的气体在标准状况下的体积为_____ L。
【答案】-1807.8 kJ/mol 低温 0.03 该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO脱除率降低 BE 1.5MPa-1 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3- 5.6
【解析】
I．(1)根据盖斯定律进行计算并判断；根据复合判据进行反应条件分析；
(2) 曲线a中NH3的起始浓度为4×10- 5mol/L，根据图象得到A、B两处的NO脱除率，可得两处NO的浓度，最后计算脱除速率；氨的催化氧化反应是放热反应，据此进行分析判断；
Ⅱ. (3)达到平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等，各物质的质量或浓度保持不变，据此进行分析判断；
(4)根据NO的转化率为75%，可计算得到NO转化的物质的量，进一步可计算出平衡时各物质的物质的量，再利用物质的量的关系可得平衡时的总压，最后利用分压=总压×物质的量分数计算出各物质的分压，从而得到平衡常数；
Ⅲ．(5)吸收塔中通入的NO和S2O42-发生反应，生成N2和HSO3-，据此书写离子方程式；电解池的阳极发生的电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，即转移1mol电子时，有4molH+通过质子交换膜，由此进行计算；
I．(1)① N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H1=+180.4 kJ/mol，②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O△H2=
kJ/mol，根据盖斯定律可知△H=△H2-5△H1= kJ/mol-5×(+180.4 )kJ/mol=-1807.8 kJ/mol；根据复合判据可知，H<0,S<0，该反应自发进行的条件是低温；
(2) 曲线a中NH3的起始浓度为4×10- 5mol/L，那么NO的起始浓度为1×10- 5mol/L，A点的脱除率为55%，B点的脱除率为75%，从A点到B点经过2秒，该段时间内NO的脱除速率为
=0.03 mg/（L·s）；在AB所在的曲线上当温度高于900℃时NO脱除率明显降低的原因是该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，因此NO脱除率降低；
Ⅱ. (3) A．单位时间内断裂1 mol N≡N键的同时生成2 mol C=O键，只有逆向反应，没有正向反应，无法确定正反应速率与逆反应速率相等，因此不能证明达到平衡状态，A项错误；
B．该反应为体积缩小的反应，当容器内的总压强保持不变时，说明达到了平衡状态，B项正确；
C．在恒容体系中，反应前后气体总质量不变，所以混合气体的密度始终保持不变，不能证明该反应达到平衡状态，C项错误；
D．当c(NO):c(N2):c(CO2)=2:1:2时，反应不一定达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，不能证明该反应达到平衡状态，D项错误；
E．该反应为非等体积反应，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，能证明该反应达到了平衡状态，E项正确；
答案选BE；
(4) 根据NO的转化率为75%，可知NO转化的物质的量为1.5mol，则有
2CO(g)+ 2NO(g)
N2(g)+ 2CO2(g)
平衡时的总压为10 MPa×
=8.5 Mpa
那么KP=
=1.5 MPa-1；
Ⅲ．(5) 吸收塔中通入的NO和S2O42-发生反应，生成N2和HSO3-，离子方程式为：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-；电解池的阳极发生的电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，即转移4mol电子时，有4molH+通过质子交换膜，因此当通过质子交换膜的H+为1 mol时生成气体的物质的量为0.25mol，故吸收塔中生成的气体在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L。
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