Question

【题目】NO、NO2是大气污染物，但只要合理利用也是重要的资源。

(1)NH3还原法可将NO2还原为N2进行脱除。

已知：①4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(g) △H1＝－1530 kJ·mol－1

②N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2＝＋180 kJ·mol－1

写出NH3还原NO的热化学方程式：_________________________________________。

(2)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中，发生反应：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0。平衡后，改变外界条件X，实验测得NO的转化率a(NO)随X的变化如图所示，则条件X可能是________(填字母)。

a.温度 b.压强 c. d.与催化剂的接触面积

(3)在密闭容器中充入4 mol CO和5 mol NO，发生反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H1＝－746.5 kJ·mol－1，图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系曲线图。

①温度：T1_______(填“<”或“>”)T2。

②若反应在D点达到平衡，此时对反应进行升温且同时扩大容器体积使平衡压强减小，重新达到平衡，则D点应向图中A～G点中的_______点移动。

③某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图所示。温度低于200℃时，图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为____________；a点_______(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：___________________________________。

(4)以连二硫酸根(S2O42－)为媒介，使用间接电化学法处理燃煤烟气中的NO，装置如图4所示：

①阴极区的电极反应式为______________________________________。

②NO被吸收转化后的主要产物为NH4＋，若通电时电路中转移了0.3 mol e－，则此通电过程中理论上被吸收的NO在标准状况下的体积为____________mL。

Answer 1

【答案】4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（g）△H=-2070kJmol-1 ac ＞ A 温度较低时，催化剂的活性偏低 不是 因为该反应为放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高 2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O 1344

【解析】

(1) NH3还原NO反应的方程式为4NH3+6NO=5N2+6H2O，①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJmol-1，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJmol-1，根据盖斯定律①-②×3得到NH3还原NO反应的热化学方程式；

(2) 如图所示NO的转化率a(NO)随X的增量而逐渐减小，说明平衡逆向移动；

(3)①根据反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)判断，升高温度，平衡向吸热方向移动；

②对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加；

③催化剂在低温下活性不大，反应随温度变化速率变化不大，图象分析可知a点不是对应温度下的平衡脱氮率；

(4) 由图可知，阴极上亚硫酸根离子得到电子生成S2O42-，NO吸收转化后的主要产物为NH4+，N元素的化合价由+2价降低为-3价，以此计算。

(1) NH3还原NO反应的方程式为4NH3+6NO=5N2+6H2O，①4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-1530kJmol-1，②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJmol-1，由盖斯定律①-②×3有4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=-1530kJmol-1-(+180kJmol-1)×3=-2070kJmol-1，则NH3还原NO的热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=-2070kJmol-1；

(2) 如图所示NO的转化率a(NO)随X的增量而逐渐减小，说明平衡逆向移动；

a．反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0，则升高温度，平衡逆向移动，NO的转化率减小，与图象吻合，故a正确；

b．反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) △H<0，则增大压强，平衡正向移动，NO的转化率增大，与图象不吻合，故b错误；

c．增大，说明是增减小Cl2的量或增大NO的量，NO的转化率均减小，与图象吻合，故c正确；

d．改变催化剂的接触面积，不影响平衡的移动，NO的转化率不变，与图象不吻合，故d错误；

故答案为ac；

(3)①根据反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJmol-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T1＞T2；

②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点；

(3)图象分析可知a点不是对应温度下的平衡脱氮率：温度较低时，催化剂的活性偏低；不是平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高；

(4)①由图可知，阴极上亚硫酸根离子得到电子生成S2O42-，阴极区的电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；

②NO吸收转化后的主要产物为NH4+，N元素的化合价由+2价降低为-3价，若通电时电路中转移了0.3mole-，则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为×22.4L/mol=1.344L=1344mL。