Question

【題目】研究碳氧化合物、氫氧化合物、硫氧化合物等大氣污染物的處理對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。工業(yè)上處理氮的氧化物途徑有多種：

I．氨吸法。

(1)已知：①

②

則用處理生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式為____________________。

Ⅱ．催化氧化法：城市中和污染主要來(lái)源于汽車(chē)尾氣，可以利用化學(xué)方法將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)如：。

(2)為研究汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)有關(guān)反應(yīng)，在密閉容器中充入和，發(fā)生反應(yīng)，如圖為平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。

①該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為在提高反應(yīng)速率同時(shí)提高的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有_____________(填字母序號(hào))

a．改用高效催化劑b．縮小容器的體積c．升高溫度d．增加的濃度

②壓強(qiáng)為、溫度為下，若反應(yīng)進(jìn)行到達(dá)到平衡狀態(tài)，容器的體積為，用的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率________，該溫度下平衡常數(shù)______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；保留兩位有效數(shù)字)。

③若在點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器降溫的同時(shí)縮小體積至體系壓強(qiáng)增大，達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中點(diǎn)中的_____點(diǎn)

Ⅲ．電解硝酸工業(yè)的尾氣可制備，其工作原理如圖

(3)極的電極反應(yīng)式為_________________。

(4) 在時(shí)，將氨水與的硝酸等體積混合后溶液顯中性，用含的代數(shù)式表示的水解常數(shù)_______

Answer 1

【答案】

【解析】

I．(1)依據(jù)蓋斯定律的應(yīng)用作答；

Ⅱ．(2) 2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g) ＋N2(g) ΔH，①該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為在提高反應(yīng)速率同時(shí)提高NO的轉(zhuǎn)化率，改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)即可；

②利用“三段式”來(lái)解決化學(xué)平衡計(jì)算問(wèn)題；

③此反應(yīng)為放熱和體積減少的反應(yīng)，若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器降溫的同時(shí)縮小體積至體系壓強(qiáng)增大，平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

Ⅲ．(3) N電極的NO變成NH4＋，M電極的NO變成NO3－，則N極的電極反應(yīng)式為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+；

（4）NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，Kh＝(c(NH3·H2O)·c(H＋)/c(NH4＋)，a mol·L－1的氨水與0.1mol·L－1的硝酸等體積混合后溶液顯中性，則c(H＋)=，c(NH3·H2O)和c(NH4＋)可通過(guò)“三段式”來(lái)求出，再帶入水解平衡常數(shù)公式。

I．(1) ①

② ，則①×3+②得用處理生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式 ，，

故答案為： ；

Ⅱ．①該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為在提高反應(yīng)速率同時(shí)提高NO的轉(zhuǎn)化率，改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，

a．改用高效催化劑，催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)平衡，a項(xiàng)錯(cuò)誤；

b．縮小容器的體積，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，此反應(yīng)是體積減少的反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以提高反應(yīng)速率同時(shí)提高NO的轉(zhuǎn)化率，b項(xiàng)正確；

c．升高溫度，反應(yīng)速率提高，但該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c項(xiàng)錯(cuò)誤；

d．增加CO的濃度，濃度增大，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，d項(xiàng)正確，

故選bd；

②壓強(qiáng)為10 MPa、溫度為T1下，若反應(yīng)進(jìn)行到20 min達(dá)到平衡狀態(tài)，對(duì)應(yīng)圖象E點(diǎn)，利用“三段式”來(lái)計(jì)算：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)

初始時(shí)物質(zhì)的量/mol 8 10 0 0

變化的物質(zhì)的量/mol x x x 0.5x

平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol 8-x 10-x x 0.5x

NO的體積分?jǐn)?shù)為25%，根據(jù)阿伏加德羅定律及推論，體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，(8-x)/( 8-x+10-x+x+0.5x)=25%，x=4，v(CO2)＝=0.05mol/(L·min)，Kp＝，PCO2=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=P總 Mpa，同理其它物質(zhì)的分壓也可以用類(lèi)似的方法來(lái)求出，然后帶入Kp＝=0.089 MPa-1，

故答案為：0.089 MPa-1；

③此反應(yīng)是體積減少的放熱反應(yīng)，在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器降溫的同時(shí)縮小體積至體系壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的體積分?jǐn)?shù)降低，對(duì)應(yīng)圖象的G點(diǎn)，

故答案為：G；

（4）電解池中N極的NO變成NH4+，M極的NO變成NO3-，介質(zhì)為NH4NO3溶液，N極的電極反應(yīng)式為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，

故答案為：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+；

（5）NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，Kh＝c(NH3·H2O)·c(H＋)/c(NH4＋)，a mol·L－1的氨水與0.1mol·L－1的硝酸等體積混合后溶液顯中性，則c(H＋)=，c(NH3·H2O)和c(NH4＋)可通過(guò)“三段式”來(lái)求出，氨水與硝酸等體積混合的離子方程式為：

NH3·H2O+ H+ = NH4＋＋ H2O

初始時(shí)物質(zhì)的量濃度/mol/L a 0.1 0

變化的物質(zhì)的量濃度/mol/L 0.1- 0.1-0.1-

平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度/mol/L a-0.1+ 0.1-

Kh＝c(NH3·H2O)·c(H＋)/c(NH4＋)= (10a-1)×10-7，

故答案為：(10a-1)×10-7。