NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環境保護的重要課題。(1)已知：N2...

問題詳情：

NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環境保護的重要課題。

(1)已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)  △H=+180.5kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g)          △H=-393.5 kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g)         △H=-221 kJ/mol

若某反應的平衡常數表達式為K=，請寫出此反應的熱化學方程式____________。

(2)用稀**吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的**。寫出電解時陽極的電極反應式：_________________________。

(3)NO2用氨水吸收能生成NH4NO3，25℃時，將amolNH4NO3溶於水配成bL溶液，溶液顯**，常温下向該溶液通入標準狀況下VL氨氣後溶液呈中*，則通入氨氣的過程中水的電離平衡將_____(填“正向”“不”“逆向”)移動，通入標準狀況下氨氣的體積為_________L(設通入氨氣後溶液的體積不變，用含a的代數式表示，已知常温下NH3·H2O的電離平衡常數為2.0×10-5)

(4)催化氧化法去除NO是在一定條件下，用NH3消除NO污染，其反應原理為4NH3+6NO5N2+6H2O不同温度條件下，n(NH3)：n(NO)的物質的量之比分別為4：1、3：1、1：3時，得到NO脱除率曲線如圖所示：

①由圖可知，無論以何種比例反應，在温度超過900℃時NO脱除率都會驟然下降的原因可能是________。

②曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脱除速率為_____________mg/(m3·s)。

③曲線c對應NH3與NO的物質的量之比是____________。

【回答】

【*】    (1). 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)  △H=–746.5kJ/mol    (2). HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+    (3). 逆向    (4). 或0.112a    (5). 催化劑活*下降    (6). 1.5×10-4    (7). 1：3

【解析】

【分析】

(1)根據化學平衡常數的含義書寫相應的化學反應方程式，然後根據蓋斯定律將已知的三個熱化學方程式進行疊加就可以得到待求反應的熱化學方程式；

(2)用稀**吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該溶液，電解該溶液得到較濃的**，説明是NO2-失去電子，發生還原反應，據此書寫發生的電極反應；

(3)NH4NO3是強*弱鹼鹽，在溶液中由於NH4+水解使溶液顯**，向該溶液中通入氨氣，導致NH3·H2O濃度增大，根據鹽水解平衡分析判斷；先計算溶液中c(NH4+)，利用電離平衡常數表達式計算出c(NH3·H2O)，NH3+H2ONH3·H2O，利用物質的量與氣體體積關係計算；

(4)①根據温度與催化劑的活*關係分析判斷；

②根據NO的脱除量變化值和脱除時間計算NO的脱出速率；

③兩種反應物存在的反應，增大一種反應物的量可提高另一種反應物的轉化率，據此分析。

【詳解】(1)由於化學平衡常數是可逆反應達到化學平衡狀態時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，因此該反應的化學方程式為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

①N2(g)+O2(g)=2NO(g)  △H=+180.5kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g)          △H=-393.5 kJ/mol

③2C(s)+O2(g)=2CO(g)         △H=-221 kJ/mol

2×②-①-③，整理可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5kJ/mol；

(2)用稀**吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該溶液得到較濃的**，是由於亞**電離產生NO2-在陽極失去電子，發生氧化反應，電極反應式為：HNO2-2e-+H2O=NO3-+3H+；

(3)NH4NO3是強*弱鹼鹽，在溶液中由於NH4+水解使溶液顯**，向該溶液中通入氨氣，導致c(NH3·H2O)增大，導致化學平衡NH4++H2ONH3·H2O+H+逆向移動；若溶液顯中*，則c(OH-)=10-7mol/L，c(NH4+)=mol/L，c(NH3·H2O)=mol/L，K==2.0×10-5，解得V=或0.112a；

(4)①根據圖像可知：無論是在什麼温度下，當温度超過900℃時NO脱除率都會驟然下降，是由於反應4NH3+6NO5N2+6H2O的正反應是在催化劑存在時進行，催化劑只有在一定温度範圍內催化活*才最強，當温度超過900℃時NO脱除率都會驟然下降的原因是催化劑活*下降；

②曲線a中NO的起始濃度為6×10-4mg/m3，從A點到B點經過0.8s，根據圖象，NO的脱除率從55%上升到75%，則該段時間內NO的脱除量為△c=6×10-4mg/m3×(75%-55%)=1.2×10-4mg/m3，時間間隔為△t=0.8s，所以該段時間內NO的脱除速率為v==1.5×10-4 mg/(m3·s)；

③兩種反應物存在的反應，增大一種反應物的量可提高另一種反應物的轉化率，根據圖象，曲線c的NO脱除率最低，即NO的轉化率最低，所以NO的在總反應物中的比例最高，符合的是n(NH3)：n(NO)的物質的量之比1：3。

【點睛】本題考查了蓋斯定律、電解反應原理、電離平衡常數的應用、化學反應速率、化學平衡移動等知識。側重分析與計算能力的考查。

知識點：電離平衡 水解平衡

題型：綜合題