Question

【題目】氮及其化合物與人們的生活息息相關(guān)�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

I．(1)已知：①CO 的燃燒熱H1＝－283 kJ·mol1

②N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) H2＝＋183 kJ·mol1

①寫(xiě)出 NO 和 CO 反應(yīng)生成無(wú)污染性氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式_________________。

②一定條件下當(dāng) NO 與 CO 的反應(yīng)達(dá)到平衡后，既能提高反應(yīng)速率又能提高 NO 轉(zhuǎn)化率的措施有 ______(填 字母序號(hào))。

a．壓縮反應(yīng)器體積 b．使用更高效催化劑 c．升高反反應(yīng)溫度 d．增大CO的濃度

(2)一定條件下在容積為8L的密閉容器中充入10molCO 和 8molNO，若反應(yīng)進(jìn)行到 20 min 時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得平衡體系壓強(qiáng)為 8 MPaNO 的的體積分?jǐn)?shù)為25%，則NO的轉(zhuǎn)化率＝________；用 CO2 濃度變化表示的平均反應(yīng)速率 v(CO2)＝_______；該溫度下平衡常數(shù) Kp＝______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；保留兩位有效數(shù)字)。

II．用電解法可除去硝酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣NO，并得到 NH4NO3，工作原理如下圖。

(1)N 極應(yīng)連接電源的______(填“正極”或“負(fù)極”)；M 極的電極反應(yīng)式為________。

(2)理論上通入NO與NH3 的最佳物質(zhì)的量之比為________。

Answer 1

【答案】2NO(g)+ 2CO (g) = 2CO2 (g)+N2 (g) △H＝－749 kJ·mol1 a d 50% 0.025mol·L1·min1 0.11 或 0.11MPa1 正極 NO+5e+6H+ =NH4++H2O 4:1

【解析】

I．（1）①根據(jù)蓋斯定律求出反應(yīng)熱，寫(xiě)出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；

②該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)和增大CO的濃度都能加快反應(yīng)速率，且使NO的轉(zhuǎn)化率增大；

(2)根據(jù)NO 的的體積分?jǐn)?shù)，列出三行式，求出轉(zhuǎn)化量和平衡量，再依次求出二氧化碳的濃度，用CO2的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率，結(jié)合平衡時(shí)總壓求出平衡分壓代替平衡濃度的平衡常數(shù)；

II．（1）N極是NO失去電子轉(zhuǎn)化為硝酸根，氮元素化合價(jià)升高，失去電子，為陽(yáng)極，應(yīng)連接電源的正極，M極上NO轉(zhuǎn)化為銨根，發(fā)生還原反應(yīng)。

（2）根據(jù)總反應(yīng)方程式為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，生成的硝酸和反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比等于2∶8＝1∶4，通入的NH3的物質(zhì)的量至少應(yīng)與生成的硝酸的物質(zhì)的量相等，據(jù)此分析。

I．（1）①已知：CO的燃燒熱△H1＝－283 kJ·mol－1，則

①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H＝－566 kJ·moL－1

②N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)△H2＝＋183kJ·mol-1。

根據(jù)蓋斯定律可知①－②即得到NO和CO反應(yīng)生成無(wú)污染性氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H＝－749 kJ·moL－1。

②a．壓縮反應(yīng)器體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增大，a正確；

b．使用更高效催化劑不影響平衡，b錯(cuò)誤；

c．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率降低，c錯(cuò)誤；

d．增大CO的濃度提高反應(yīng)速率的同時(shí)提高NO的轉(zhuǎn)化率，d正確，

因此，本題正確答案為：2NO(g)+ 2CO (g) = 2CO2 (g)+N2 (g) △H＝－749 kJ·mol1 ；a d；

(2)若反應(yīng)進(jìn)行到20 min達(dá)到平衡狀態(tài)，容器的體積為8L，平衡時(shí)NO體積分?jǐn)?shù)是0.25，則根據(jù)方程式可知

2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量（mol） 10 8 0 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 2x 2x x 2x

平衡量（mol） 10－2x 8－2x x 2x

=0.25，解得x＝2，所以此時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為：×100%=50%。

二氧化碳濃度=0.5mol/L，

因此用CO2的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO2)＝=0.025mol·L1·min1；

該溫度下平衡常數(shù)Kp＝=0.11；

因此，本題正確答案為：50% ；0.025mol·L1·min1；0.11 或 0.11MPa1；

II．（1）N極是NO失去電子轉(zhuǎn)化為硝酸根，氮元素化合價(jià)升高，失去電子，為陽(yáng)極，應(yīng)連接電源的正極，M極上NO轉(zhuǎn)化為銨根，電極反應(yīng)式為NO+5e+6H+ =NH4++H2O。

因此，本題正確答案為：正極；NO+5e+6H+ =NH4++H2O；

（2）總反應(yīng)方程式為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，生成的硝酸和反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比等于2∶8＝1∶4，通入的NH3的物質(zhì)的量至少應(yīng)與生成的硝酸的物質(zhì)的量相等，因此通入NO與NH3 的最佳物質(zhì)的量之比為4:1。

因此，本題正確答案為：4:1。