Question

(I某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃·H₂O的形式存在。在微生物作用下，NH₄⁺經過兩步反應被氧化成NO₃^-，兩步反應的能量變化示意圖如下:

（1）1 mo1NH₄⁺(aq)全部氧化成NO₃^-(aq)的熱化學方程式是   _                    。
（2）在一定條件下，向廢水中加入CH₃OH，將HNO₃還原成 N₂，若該反應消耗32gCH₃OH轉移6mol電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是_          。
(B)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術
將尾氣中的NO和CO轉變成CO₂和N₂，化學方程式如下:2NO十2CO2CO₂+ N₂ △H
某溫度下用氣體傳感器測得不同的時間的NO和CO濃度如下表:

請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響):
（1）在上述條件下反應能夠自發進行，則反應的△H  0(填寫“>”、“<”、“=”)
（2）在該溫度下，反應的平衡常數K=              (只寫出計算結果);
（3）某同學設計了三組實驗，分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規律，
部分實驗條件如下表:

該同學畫出了表中三個實驗條件下，混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，請在圖上標明各條曲線的實驗編號;

Answer 1

（I）（1）NH₄^＋(aq)＋2O₂(g)=2H^＋(aq)＋NO₃^－(aq)＋H₂O(l)         
△H=－346kJ·mol^－1
（2）5：6
（Ⅱ）（1）<
（2）5000
（3）見圖

試題分析：（I）（1）NH₄^＋(aq)＋2O₂(g)=2H^＋(aq)＋NO₃^－(aq)＋H₂O(l) 
1 mo1NH₄⁺(aq)全部氧化成NO₃^-(aq)的熱化學方程式中△H為第一步反應和第二部反應之和即為：－346kJ·mol^－1；（2）32gCH₃OH的物質的量為1mol，轉移電子6mol表示氧化劑HNO₃得到6mol電子，由于HNO₃中N元素有＋5價將為N₂中的0價因此需要1．2molHNO₃參與反應。因此參加反應的還原劑CH₃OH和氧化劑HNO₃的物質的量之比是5：6。
（Ⅱ）（1）此反應為氣體體積縮小的反應△S<0,由于反應能夠自發進行因此△G=△H-T△S<0,因此
△H<0
（2）   2NO    +   2CO      2CO₂    +     N₂
始：10．0×10^－4     3．6×10^－3        0            0
變：9．00×10^－4    9．00×10^－4      9．00×10^－4    4．50×10^－4
終：1．00×10^－4    2．7×10^－3       9．00×10^－4    4．50×10^－4
由公式計算可得K=5000
（3）Ⅱ對比I增加了催化劑的比表面積，催化劑只會縮短達到平衡的時間并不影響平衡的移動；Ⅲ對比Ⅱ提高了反應的溫度，平衡向吸熱方向移動，即向逆反應方向移動c(NO)提高。