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(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)被氧化成NO₃^-，兩步反應(yīng)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(xué)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(yīng)消耗32gCH₃OH轉(zhuǎn)移6mol電子，則參加反應(yīng)的還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是_           。

(B)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層�？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)

將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO₂和N₂，化學(xué)方程式如下:2NO十2CO2CO₂+ N₂  △H

某溫度下用氣體傳感器測(cè)得不同的時(shí)間的NO和CO濃度如下表:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題(均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響):

（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的△H   0(填寫“>”、“<”、“=”)

（2）在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=               (只寫出計(jì)算結(jié)果);

（3）某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，

部分實(shí)驗(yàn)條件如下表:

該同學(xué)畫出了表中三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下，混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號(hào);

 

Answer 1

【答案】

（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(jiàn)圖

 

【解析】

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(xué)方程式中△H為第一步反應(yīng)和第二部反應(yīng)之和即為：－346kJ·mol^－1；（2）32gCH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)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(jià)將為N₂中的0價(jià)因此需要1．2molHNO₃參與反應(yīng)。因此參加反應(yīng)的還原劑CH₃OH和氧化劑HNO₃的物質(zhì)的量之比是5：6。

（Ⅱ）（1）此反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)△S<0,由于反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)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(jì)算可得K=5000

（3）Ⅱ?qū)Ρ菼增加了催化劑的比表面積，催化劑只會(huì)縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并不影響平衡的移動(dòng)；Ⅲ對(duì)比Ⅱ提高了反應(yīng)的溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)c(NO)提高。

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式和化學(xué)平衡的有關(guān)分析和計(jì)算。