Question

【題目】下圖是氮元素在煤粉使用過程中的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

（1）③中加入的物質(zhì)可以是___________（填標(biāo)號(hào)）。

a．空氣b．CO c．KNO3d．NH3

已知：N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H = a kJ·mol-1

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H = b kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = c kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = d kJ·mol-1

上面轉(zhuǎn)化關(guān)系反應(yīng)后恢復(fù)至常溫常壓，根據(jù)以上信息寫出③中你所選物質(zhì)參與反應(yīng)的熱化學(xué)方程

式___________（如果所選物質(zhì)不只一種，則只要寫出其中一個(gè)熱化學(xué)方程式即可）。

（2）將煙氣中的氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，這個(gè)過程稱為脫硝。下面反應(yīng)為處理方法之一：

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H = -1625.5kJ·mol-1

①若反應(yīng)生成1molN2，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為___________mol。

②使上述反應(yīng)速率增大且平衡向右移動(dòng)的措施是___________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]會(huì)直接影響該方法的脫硝率。350℃時(shí)，只改變氨氣的投放量，反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如圖所示，則X是___________(填化學(xué)式）。在體積為2L的容器中模擬進(jìn)行上述反應(yīng)，初始時(shí)加入8molNO和3.5molO2，氨氮比為0.5時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K =___________（保留二位小數(shù)）。當(dāng)n(NH3)/n(NO)>1.0 時(shí)，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是___________（用化學(xué)方程式表示）。

④若上述反應(yīng)在與外界絕熱的容器中進(jìn)行，氨氮比由0.5增加到1.0時(shí)，在此過程中該反應(yīng)的平衡常數(shù)___________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】 bd 4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) ΔH= ( 3c－3a－2b) kJ·mol－1

[或2CO(g) ＋2NO(g)＝2CO 2 (g)＋N2(g) ΔH= ( d－a) kJ·mol－1] 3 增大反應(yīng)物濃度 NH3 0.09 4NH3＋5O24NO＋6H2O 減小

【解析】（1）氮元素化合價(jià)由+2價(jià)變成0價(jià)，得到電子，被還原，應(yīng)加還原劑，CO和氨氣，答案選bd；已知：N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H = a kJ·mol-1 …①；N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H = b kJ·mol-1…②；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = c kJ·mol-1…③；根據(jù)蓋斯定律可知3×③－3×①－2×②即得到反應(yīng)4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l)的△H=（3c-3a-2b）kJmol-1；（2）①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)，反應(yīng)中氨氣失電子做還原劑，一氧化氮和氧氣得到電子做氧化劑，反應(yīng)中生成4mol氮?dú)怆娮愚D(zhuǎn)移總數(shù)為12mol，若反應(yīng)生成1molN2，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol；②反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率，平衡正向進(jìn)行，降低溫度平衡正向進(jìn)行，但反應(yīng)速率減小，減小壓強(qiáng)速率減�。�平衡正向進(jìn)行，所以使上述反應(yīng)速率增大且平衡向右移動(dòng)的措施是增大反應(yīng)物濃度：增大反應(yīng)物濃度；③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]越大，則氨氣的物質(zhì)的量越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越小，由圖可知，隨著氨氣的濃度的增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，所以X為NH3；在體積為2L的容器中模擬進(jìn)行上述反應(yīng)，初始時(shí)加入8molNO和3.5molO2，氨氮比為0.5時(shí)，氨氣物質(zhì)的量為0.5×8mol＝4mol，氨氣轉(zhuǎn)化率為50%，則

4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)

起始濃度（mol/L） 2 4 1.75 0 0

變化濃度（mol/L） 1 1 0.25 1 1.5

平衡濃度（mol/L） 1 3 1.5 1 1.5

K=1.56×14/(14×34×1.5)=0.09；當(dāng)n(NH3)/n(NO)＞1.0時(shí)，氨氣與氧氣的反應(yīng)生成NO，所以煙氣中NO濃度增大，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH3＋5O24NO＋6H2O；④若上述反應(yīng)在與外界絕熱的容器中進(jìn)行，氨氮比增大，即氨氣的濃度增大，平衡正向移動(dòng)過程中放出熱量，溫度升高，會(huì)導(dǎo)致平衡逆向進(jìn)行，所以氨氮比由0.5增加到1.0時(shí)，脫硝主要反應(yīng)的平衡常數(shù)減小。