Question

【題目】過量排放含氮物質(zhì)會(huì)污染大氣或水體，研究氮及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，對(duì)降低含氮物質(zhì)的污染有著重大的意義。

(1)合成氨反應(yīng)。

已知，氨的分解反應(yīng)：2NH3(g) N2(g)+3H2 (g)，活化能Ea=600kJmol-1，合成氨有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下表：

化學(xué)鍵	H—H	N≡N	N—H
E/kJmol-1	436	946	391

則合成氨反應(yīng)：N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea=________。

(2)已知2NO+O2=2NO2反應(yīng)歷程分兩步

	方程式	活化能	焓變
總反應(yīng)	2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)		△H<0
第一步(快速平衡)	2NO(g)N2O2(g)	Ea1	△H1
第二步(慢反應(yīng))	N2O2(g) +O2(g)=2NO2(g)	Ea2	△H2

①平衡常數(shù)K可用氣體分壓來表示，即K的表達(dá)式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(例如：)，某一時(shí)刻第一步達(dá)到平衡，寫出第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)________(用和各氣體的物質(zhì)的分?jǐn)?shù)來表示)。

②用NO表示總反應(yīng)的速率方程為；NO2表示的總反應(yīng)速率方程為，與是速率常數(shù)，則________。

③下列關(guān)于反應(yīng)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的說法正確的是________。

A． B．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率常數(shù)增大 C．溫度升高，正逆反應(yīng)速率都增大 D．總反應(yīng)快慢由第二步?jīng)Q定

(3)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。

①用活化后的V2O5作催化劑，氨氣將NO還原成N2的一種反應(yīng)歷程如圖1所示，請(qǐng)寫出圖1中所示的總反應(yīng)方程式_______，該反應(yīng)的含氮?dú)怏w組分隨溫度變化如圖2所示，當(dāng)溫度大于600K時(shí)，可能發(fā)生副反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

②在有催化劑的作用下，經(jīng)過相同時(shí)間，測得脫氮率隨反應(yīng)溫度的變化情況如下圖所示，其他條件相同時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充在無催化劑作用下脫氮率隨溫度變化的曲線______________。

(4)電解法處理氮氧化合物是目前大氣污染治理的一個(gè)新思路，原理是將NOx在電解池中分解成無污染的N2和O2除去，如下圖示，兩電極間是新型固體氧化物陶瓷，在一定條件下可自由傳導(dǎo)O2-，電解池陰極反應(yīng)為_________。

Answer 1

【答案】254kJmol-1 1 CD 或

【解析】

(1)△H＝反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能，可以算出反應(yīng)熱，焓變等于正逆反應(yīng)的活化能之差，且物質(zhì)的量與能量成正比；

(2)①K=；

②平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)速率與計(jì)量系數(shù)成正比，v(NO)＝v(NO2)，代入計(jì)算即可；

③A、總反應(yīng)的活化能由決速步驟決定，即由慢反應(yīng)決定；

B、平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；

C、結(jié)合溫度對(duì)已發(fā)生了的影響判斷；

D、總反應(yīng)快慢由活化能大的決定，活化能越大，反應(yīng)速率越慢。

(3)①根據(jù)圖示1可知NH3、NO、O2反應(yīng)生成N2和H2O，據(jù)此書寫方程式；根據(jù)圖2，發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生NO，據(jù)此書寫方程式；

②催化劑可加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，平衡不移動(dòng)，相同時(shí)間內(nèi)，沒有催化劑時(shí)單位時(shí)間內(nèi)脫氮率將下降，反應(yīng)后半段與原圖象重合；

(4)由題意可知NOx經(jīng)電解形成N2，電極反應(yīng)式需要結(jié)合電子轉(zhuǎn)移、電荷守恒。

(1)△H＝反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能，△H＝×(N≡N)＋×(HH)3×(NH)＝×946kJ/mol＋×436kJ/mol3×391kJ/mol＝46kJ/mol，△H＝正反應(yīng)活化能逆反應(yīng)活化能，則46＝Ea×600，Ea＝254kJ/mol，故答案為：254kJ/mol；

(2)①根據(jù)平衡常數(shù)KP＝＝，故答案為：；

②平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)速率與計(jì)量系數(shù)成正比，v(NO)＝v(NO2)，即k1c(NO)c(O2)＝k2c(NO)c(O2)，則k1＝k2，＝1，故答案為：1；

③A、總反應(yīng)的活化能由決速步驟決定，即由慢反應(yīng)決定，故A錯(cuò)誤；

B、平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤；

C、溫度升高，正逆反應(yīng)速率都增大，故C正確；

D、總反應(yīng)快慢由慢反應(yīng)決定，故D正確；

故答案為：CD；

(3)①根據(jù)圖示1可知NH3、NO、O2反應(yīng)生成N2和H2O，方程式為：4NH3＋4NO＋O2＝4N2＋6H2O；根據(jù)圖2，發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生NO，方程式為：4NH3＋5O2＝4NO＋6H2O(或N2＋O2＝2NO)，故答案為：4NH3＋4NO＋O2＝4N2＋6H2O；4NH3＋5O2＝4NO＋6H2O(或N2＋O2＝2NO)；

②催化劑可加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，平衡不移動(dòng)。相同時(shí)間內(nèi)，沒有催化劑時(shí)單位時(shí)間內(nèi)脫氮率將下降，由此作圖：，故答案為：；

(4)由題意可知NOx經(jīng)電解形成N2，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移、電荷守恒，陰極反應(yīng)為：，故答案為：。