Question

【題目】隨著氮氧化物對環(huán)境及人類活動影響的日趨嚴(yán)重，如何消除大氣污染物中氮氧化物成為人們關(guān)注的主要問題之一。

Ⅰ．利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染。

（1）請寫出NH3的電子式________________。

（2）已知：①H2O(l)=H2O(g) △H1=+44.0kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+229.3 kJ·mol-1

③4NH3(g)+5O2(g)= 4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ·mol-1

則反應(yīng)④4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+6H2O(l)的△H=_______；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為__________;增加壓強(qiáng),該反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率將____________ (填“提高”、“不變”或“降低”)。

（3）一定溫度下，在容積固定的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)④，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是____________ (填標(biāo)號)

A．c(NH3)=c(N2) B．容器中壓強(qiáng)不變

C．容器中混合氣體的密度不變 D．1molN-H鍵斷裂的同時，生成1molO-H鍵

（4）某小組研究了NH3和NO在Ag2O催化劑表面發(fā)生上述反應(yīng)④,其中NO在一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的結(jié)果如右圖所示。在有氧條件下，溫度580K之后NO生成N2的轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是____________。在溫度為420～580K時，有氧條件下NO生成N2的轉(zhuǎn)化率明顯高于無氧條件的原因可能是____________。

Ⅱ．用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一種可行的方法。NO和NO2不同配比混合氣通入尿素溶液中，總氨還原率與配比關(guān)系如右圖。

（5）用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收體積比為1∶1的NO和NO2混合氣，將N元素轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境無害的氣體寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

（6）隨著NO和NO2配比的提高，總氮還原率降低的主要原因是____________。

Answer 1

【答案】 -2317.0kJ·mol-1 提高 BC 催化劑活性降低(或溫度升高，NH3與NO反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動、溫度升高發(fā)生了副反應(yīng)4NH3+7O2=4NO2+6H2O) NO與O2反應(yīng)生成NO2,NO2更容易與NH3反應(yīng) (NH2)2CO+NO+NO2=2N2+CO2+2H2O NO不溶于水，難以與尿素接觸反應(yīng)

【解析】Ⅰ．（1）氮原子和氫原子間形成單鍵，NH3的電子式；正確答案：。

（2）根據(jù)蓋斯定律可知：③-②×5-6×①，整理后可得4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+6H2O(l)△H=-2317.0kJ·mol-1，平衡常數(shù)為生成物濃度的冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為 ；該反應(yīng)正反應(yīng)為一個氣體體積縮小的反應(yīng)，增加壓強(qiáng)，平衡右移，反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率將提高；正確答案： ； 提高。

（3）針對反應(yīng)4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+6H2O(l)△H=-2317.0kJ·mol-1來說，如果c(NH3)=c(N2)，不能 說明各組分濃度保持不變，無法判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯誤；該反應(yīng)正反應(yīng)為一個氣體體積縮小的反應(yīng)，當(dāng)容器中壓強(qiáng)不變時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；該反應(yīng)向右進(jìn)行，氣體總質(zhì)量減小，但是容器的體積不變，所以容器中混合氣體的密度不變時，可以判定該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；C正確；根據(jù)反應(yīng)可知：12molN-H鍵斷裂，反應(yīng)向右進(jìn)行，同時生成12molO-H鍵，反應(yīng)向右進(jìn)行，速率方向同向，不能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D錯誤；正確選項BC。

（4）根據(jù)圖像可知：在有氧條件下，溫度580K之后NO生成N2的轉(zhuǎn)化率降低，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以溫度升高，NH3與NO反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，導(dǎo)致NO轉(zhuǎn)化率降低，也可能為溫度升高發(fā)生了副反應(yīng)4NH3+7O2=4NO2+6H2O或催化劑活性降低，都有可能導(dǎo)致NO轉(zhuǎn)化率降低；在溫度為420～580K時，有氧條件下NO生成N2的轉(zhuǎn)化率明顯高于無氧條件的原因可能是NO與O2反應(yīng)生成NO2，NO2更容易與NH3反應(yīng)；正確答案：催化劑活性降低(或溫度升高，NH3與NO反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動、溫度升高發(fā)生了副反應(yīng)4NH3+7O2=4NO2+6H2O) ；NO與O2反應(yīng)生成NO2,NO2更容易與NH3反應(yīng)。

（5）尿素[(NH2)2CO]中氮元素化合價為-3價，而NO和NO2混合氣中的氮元素的化合價分別為+2價、+4價，三種物質(zhì)混合后氮元素發(fā)生了歸中反應(yīng)，生成氮氣和二氧化碳；反應(yīng)的化學(xué)方程式為(NH2)2CO+NO+NO2=2N2+CO2+2H2O；正確答案：(NH2)2CO+NO+NO2=2N2+CO2+2H2O。

（6）隨著NO和NO2配比的提高，NO的量增多，而NO不溶于水，也不與水反應(yīng)，難以與尿素接觸反應(yīng)，造成總氮還原率降低；正確答案：NO不溶于水，難以與尿素接觸反應(yīng)。