Question

【題目】消除含氮化合物對(duì)大氣和水體的污染是環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。

Ⅰ.化學(xué)上采用處理不僅可以消除污染，還可作為工業(yè)生產(chǎn)的能量來源。

（1）工業(yè)上可采用的方法合成氨。我國(guó)學(xué)者采用量子力學(xué)方法，通過計(jì)算機(jī)模擬，研究了在催化劑表面上合成氨的反應(yīng)歷程。圖1為各步反應(yīng)的能量變化示意圖，其中“吸”表示各氣態(tài)物質(zhì)在催化劑表面吸附。

①該反應(yīng)歷程中正反應(yīng)的最大活化能為________。

②合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________________。

（2）不同溫度下，向三個(gè)容器中分別投入相同量的反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得不同壓強(qiáng)下平衡混合物中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖2所示。

①M點(diǎn)的________N點(diǎn)的（填“>”、“<”或“=”）。

②℃時(shí)，將和充入2L的密閉容器中，維持壓強(qiáng)為60MPa不變，達(dá)到N點(diǎn)的平衡狀態(tài)，化學(xué)平衡常數(shù)K=________（用最簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)表示）。

Ⅱ.廢水中的氮常以含氮有機(jī)物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。

（3）①用次氯酸鈉除去氨氮（以示）的原理如圖3所示。寫出總反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。

②取一定量的含氨氮廢水，改變加入次氯酸鈉的用量，反應(yīng)相同時(shí)間后，溶液中氨氮去除率、總氮（溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的總量）去除率以及剩余次氯酸鈉的含量隨的變化情況如圖4所示。當(dāng)時(shí)，水體中總氮去除率反而下降，可能的原因是________。

（4）近年來，水體中的硝酸鹽含量不斷增加。工業(yè)上去除廢水中硝酸鹽的方法是采用電解法將轉(zhuǎn)化為，部分裝置如圖5所示。

①B電極的電極反應(yīng)式是________.

②常溫下，除去10L廢水中的后，最終廢水的________（電解前后廢水的體積變化忽略不計(jì)）。

Answer 1

【答案】79 < 有部分被氧化成或 10

【解析】

（1）①由圖可知，正反應(yīng)的最大的活化能為，故答案為：79。

②反應(yīng)熱=生成物總能量-反應(yīng)物總能量合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ，故答案為： 。

（2）①M、N兩點(diǎn)的壓強(qiáng)相同，平衡混合物中氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)M>N，因?yàn)楹铣砂笔欠艧岱磻?yīng)，升溫平衡逆向移動(dòng)，所以，M點(diǎn)的點(diǎn)的。故答案為：<。

②設(shè)設(shè)消耗的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為xmol，

起始量（mo1）：1 3 0

轉(zhuǎn)化量（mo1）：x 3x 2x

平衡量（mol）：1-x 3-3x 2x

平衡時(shí)，氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%，則，則，

則平衡時(shí)，，，

總物質(zhì)的量為，恒壓時(shí)氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，

所以平衡時(shí)容器體積為，，，

則平衡常數(shù)，故答案為：。

（3）①根據(jù)圖示可知反應(yīng)物為和NaClO，最終產(chǎn)物為、NaC1、，進(jìn)行配平，可得出化學(xué)方程式，故答案為：。

②當(dāng)時(shí)，可能是NaClO投入過多會(huì)將氨氮氧化為或等物質(zhì)，未能從溶液中除去，使得總氮去除率隨的增大而降低。故答案為：有部分被氧化成或。

（4）①B電極發(fā)生還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為。

②62mg的物質(zhì)的量為0.001mol，根據(jù)B電極的電極反應(yīng)式可知轉(zhuǎn)移，生成，A極的電極反應(yīng)式為，轉(zhuǎn)移，生成0.005mol H+，H+由電解池的左邊移向右邊，最終，因此。故答案為：；10。