Question

【題目】近日，霧霾又上了度娘熱搜榜。其主要成分包括灰塵、SO2、NOx、有機碳氫化合物等粒子。煙氣脫硝是治理霧霾的方法之一。

(1)氨氣是常見的煙氣脫硝劑之一，其脫硝原理是與NO(g)反應生成空氣中存在的兩種無毒物質。

①寫出該反應的化學反應方程式：_____________。

②已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H1=-907.28kJ mol-1；

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H2= -1269.02kJ mol-1。105℃時，則上述脫硝反應的△H=_______，該反應________(填“能” “否”或“不能確定”）自發進行，

③上述脫硝反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為________。每生成1mol還原產物，則反應中轉移電子數為_________mol。

(2)臭氧也是理想的煙氣脫硝劑，其脫硝的反應之一為2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，不同溫度下，在兩個恒容容器中發生上述反應，相關信息如下表及圖所示，回答下列問題:

容器	甲	乙
容積/L	1	1
溫度/K	T1	T2
起始充入量	lmolO3 2mol NO2	lmolO3 2mol NO2

0~10min內甲容器中反應的平均速率：v(O3) =_______mol·L-1·min-1 。

②T1________T2 (填“>”“<”或“=”），T1時，該反應的平衡常數為____________。

③下列措施能提高容器乙中NO2轉化率的是________(填序號）。

A.向容器中充入He，增大容器的壓強

B.升高容器的溫度

C.向容器中再充人一定量的NO2

D.向容器中再充入lmol O3和2mo NO2

④T1時，若起始時向容器甲中充入2mo1 NO2、lmolO3、2mollN2O5和2molO2，則脫硝反應達到平衡前，v(正)________v(逆) (填“>”“<”“=”)。

Answer 1

【答案】4NH3+6NO=5N2+6H2O-1811.63kJ·mol－1能3∶240.02<0.5L·mol－1D<

【解析】

（1）①根據題意，兩種無毒物質是水和N2，故反應方程式為4NH3+6NO=5N2_+6H2O；

②已知：①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)____△H1=-907.28kJ__mol-1；②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H2=_-1269.02kJ__mol-1；根據蓋斯定律可知由②×-①×得反應4NH3+6NO=5N2_+6H2O，該反應的ΔH=(_-1269.02kJ__mol-1)×-(-907.28kJ__mol-1)×=-1811.63kJ·mol－1；該反應放熱，且S_>0，G＜0，故反應能自發。

③該反應中氧化劑為NO，還原劑為NH3，物質的量之比為3∶2，且根據氧化劑為NO可知，每生成1mol還原產物，則反應中轉移電子數為4mol。

（2）①讀圖可知，0~10min內甲容器中N2O5的濃度變化量為0.2mol·L－1，2NO2(g)+O3(g)===N2O5(g)+O2(g)，則消耗O3的濃度為0.2mol·L－1，反應速率V(O3)=0.02mol·(L·min)－1。

②由圖象知，容器乙先達到平衡，溫度高，即T1＜T2，

2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)

起始濃度（mol/L） 2 1 0 0

變化濃度（mol/L） 1 0.5 0.5 0.5

平衡濃度（mol/L） 1 0.5 0.5 0.5

T1時，該反應的平衡常數K==0.5；

③A項，向容器中充入He，增大容器的壓強，但不改變反應速率和平衡。B項，由圖象知，該反應提高溫度，反應逆向進行。C項，向容器中充入一定量的NO2，NO2的轉化率降低。D項，向容器中再充入1mol O3和2mol NO2，相當于加壓，平衡正向移動；故答案為D；

④若起始時向容器甲中充入2mol NO2、1mol O3、2mol N2O5和2mol O2，計算濃度商Qc==1，相當于加入五氧化二氮反應逆向進行，則脫硝反應達到平衡前，v(正)<v(逆)。