Question

【题目】过量排放含氮物质会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。

(1)合成氨反应。

已知，氨的分解反应：2NH3(g) N2(g)+3H2 (g)，活化能Ea=600kJmol-1，合成氨有关化学键的键能如下表：

化学键	H—H	N≡N	N—H
E/kJmol-1	436	946	391

则合成氨反应：N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea=________。

(2)已知2NO+O2=2NO2反应历程分两步

	方程式	活化能	焓变
总反应	2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)		△H<0
第一步(快速平衡)	2NO(g)N2O2(g)	Ea1	△H1
第二步(慢反应)	N2O2(g) +O2(g)=2NO2(g)	Ea2	△H2

①平衡常数K可用气体分压来表示，即K的表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数(例如：)，某一时刻第一步达到平衡，写出第一步反应的平衡常数________(用和各气体的物质的分数来表示)。

②用NO表示总反应的速率方程为；NO2表示的总反应速率方程为，与是速率常数，则________。

③下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是________。

A． B．增大压强，反应速率常数增大 C．温度升高，正逆反应速率都增大 D．总反应快慢由第二步决定

(3)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。

①用活化后的V2O5作催化剂，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示，请写出图1中所示的总反应方程式_______，该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示，当温度大于600K时，可能发生副反应的化学方程式_________。

②在有催化剂的作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如下图所示，其他条件相同时，请在图中补充在无催化剂作用下脱氮率随温度变化的曲线______________。

(4)电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2和O2除去，如下图示，两电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可自由传导O2-，电解池阴极反应为_________。

Answer 1

【答案】254kJmol-1 1 CD 或

【解析】

(1)△H＝反应物总键能生成物总键能，可以算出反应热，焓变等于正逆反应的活化能之差，且物质的量与能量成正比；

(2)①K=；

②平衡时，根据反应速率与计量系数成正比，v(NO)＝v(NO2)，代入计算即可；

③A、总反应的活化能由决速步骤决定，即由慢反应决定；

B、平衡常数只与温度有关；

C、结合温度对已发生了的影响判断；

D、总反应快慢由活化能大的决定，活化能越大，反应速率越慢。

(3)①根据图示1可知NH3、NO、O2反应生成N2和H2O，据此书写方程式；根据图2，发生副反应产生NO，据此书写方程式；

②催化剂可加快反应速率，缩短反应时间，平衡不移动，相同时间内，没有催化剂时单位时间内脱氮率将下降，反应后半段与原图象重合；

(4)由题意可知NOx经电解形成N2，电极反应式需要结合电子转移、电荷守恒。

(1)△H＝反应物总键能生成物总键能，△H＝×(N≡N)＋×(HH)3×(NH)＝×946kJ/mol＋×436kJ/mol3×391kJ/mol＝46kJ/mol，△H＝正反应活化能逆反应活化能，则46＝Ea×600，Ea＝254kJ/mol，故答案为：254kJ/mol；

(2)①根据平衡常数KP＝＝，故答案为：；

②平衡时，根据反应速率与计量系数成正比，v(NO)＝v(NO2)，即k1c(NO)c(O2)＝k2c(NO)c(O2)，则k1＝k2，＝1，故答案为：1；

③A、总反应的活化能由决速步骤决定，即由慢反应决定，故A错误；

B、平衡常数只与温度有关，故B错误；

C、温度升高，正逆反应速率都增大，故C正确；

D、总反应快慢由慢反应决定，故D正确；

故答案为：CD；

(3)①根据图示1可知NH3、NO、O2反应生成N2和H2O，方程式为：4NH3＋4NO＋O2＝4N2＋6H2O；根据图2，发生副反应产生NO，方程式为：4NH3＋5O2＝4NO＋6H2O(或N2＋O2＝2NO)，故答案为：4NH3＋4NO＋O2＝4N2＋6H2O；4NH3＋5O2＝4NO＋6H2O(或N2＋O2＝2NO)；

②催化剂可加快反应速率，缩短反应时间，平衡不移动。相同时间内，没有催化剂时单位时间内脱氮率将下降，由此作图：，故答案为：；

(4)由题意可知NOx经电解形成N2，结合电子转移、电荷守恒，阴极反应为：，故答案为：。