Question

15．圖1是氮元素在煤粉使用過(guò)程中的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

（1）③中加入的物質(zhì)可以是bd（填標(biāo)號(hào)）．
a．空氣   b．CO    c．KNO₃ d．NH₃
已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=a kJ•mol^-1
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=b kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=c kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=d kJ•mol^-1
上面轉(zhuǎn)化關(guān)系反應(yīng)后恢復(fù)至常溫常壓，根據(jù)以上信息寫(xiě)出③中你所選物質(zhì)參與反應(yīng)的熱化學(xué)方程
式4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（3c-3a-2b）kJ•mol^-1（如果所選物質(zhì)不只一種，則只要寫(xiě)出其中一個(gè)熱化學(xué)方程式即可）．
（2）將煙氣中的氮氧化物（NO_x）轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程稱為脫硝．下面反應(yīng)為處理方法之一：
4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1625.5kJ•mol^-1
①若反應(yīng)生成1molN₂，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol．
②使上述反應(yīng)速率增大且平衡向右移動(dòng)的措施是增大反應(yīng)物濃度．
③氨氮比[n（NH₃）/n（NO）]會(huì)直接影響該方法的脫硝率．350℃時(shí)，只改變氨氣的投放量，反應(yīng)物X的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如圖2所示，則X是NH₃（填化學(xué)式）．在體積為2L的容器中模擬進(jìn)行上述反應(yīng)，初始時(shí)加入8molNO和3.5molO₂，氨氮比為0.5時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.09（保留二位小數(shù)）．當(dāng)$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$＞1.0 時(shí)，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
④若上述反應(yīng)在與外界絕熱的容器中進(jìn)行，氨氮比由0.5增加到1.0時(shí)，在此過(guò)程中該反應(yīng)的平衡常數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由圖表可知，氮由+2價(jià)變成0價(jià)，應(yīng)加還原劑；已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=a kJ•mol^-1 …①；N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=b kJ•mol^-1…②；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=c kJ•mol^-1…③；而①的反應(yīng)為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l），所以依據(jù)蓋斯定律計(jì)算得到△H=3③-3①-2②；
（2）①反應(yīng)中生成4mol氮?dú)怆娮愚D(zhuǎn)移總數(shù)為12mol；
②反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，結(jié)合影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素和平衡移動(dòng)原理分析使上述反應(yīng)速率增大且平衡向右移動(dòng)的措施；
③氨氣的物質(zhì)的量越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越��；平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，根據(jù)氨氣與氧氣的反應(yīng)分析；
④氨氮比增大，即氨氣的濃度增大，平衡正向移動(dòng)，上述反應(yīng)在與外界絕熱的容器中進(jìn)行放出熱量增大會(huì)導(dǎo)致平衡逆向進(jìn)行；

解答 解：（1）氮由+2價(jià)變成0價(jià)，應(yīng)加還原劑，CO和氨氣，故選bd，
已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=a kJ•mol^-1 …①；N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=b kJ•mol^-1…②；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=c kJ•mol^-1…③；而①的反應(yīng)為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l），所以△H=3③-3①-2②，則△H=（3c-3a-2b） kJ•mol^-1，所以熱化學(xué)方程式為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（3c-3a-2b） kJ•mol^-1，故答案為：4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（3c-3a-2b） kJ•mol^-1；
故答案為：bd；4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H=（ 3c-3a-2b） kJ•mol^-1；
（2）①4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1625.5kJ•mol^-1，反應(yīng)中氨氣失電子做還原劑，一氧化氮和氧氣得到電子做氧化劑，反應(yīng)中生成4mol氮?dú)怆娮愚D(zhuǎn)移總數(shù)為12mol，若反應(yīng)生成1molN₂，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3mol，
故答案為：3；
②反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率，平衡正向進(jìn)行，溫度只有降低溫度平衡正向進(jìn)行，但反應(yīng)速率減小，減小壓強(qiáng)速率減小．平衡正向進(jìn)行，所以使上述反應(yīng)速率增大且平衡向右移動(dòng)的措施是增大反應(yīng)物濃度，
故答案為：增大反應(yīng)物濃度；
③氨氮比[$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$]越大，則氨氣的物質(zhì)的量越大，氨氣的轉(zhuǎn)化率越小，由圖可知，隨著氨氣的濃度的增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，所以X為NH₃；
在體積為2L的容器中模擬進(jìn)行上述反應(yīng)，初始時(shí)加入8molNO和3.5molO₂，氨氮比為0.5時(shí)，氨氣物質(zhì)的量為0.5×8mol=4mol，氨氣轉(zhuǎn)化率為50%，
                        4NH₃（g）+4NO（g）+O₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$4N₂（g）+6H₂O（g）
起始量（mol/L）  2                4             1.75             0               0                                
變化量（mol/L） 2×50%=1      1               0.25           1                1.5
平衡量（mol/L） 1                  3             1.5                1              1.5
K=$\frac{1．{5}^{6}×{1}^{4}}{{1}^{4}×{3}^{4}×1.5}$=0.09
當(dāng)$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（NO）}$＞1.0時(shí)，氨氣與氧氣的反應(yīng)生成NO，所以煙氣中NO濃度增大，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：NH₃；0.09；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
④若上述反應(yīng)在與外界絕熱的容器中進(jìn)行，氨氮比增大，即氨氣的濃度增大，平衡正向移動(dòng)過(guò)程中放出熱量，會(huì)導(dǎo)致平衡逆向進(jìn)行，所以氨氮比由0.5增加到1.0時(shí)，脫硝主要反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，
故答案為：減��；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算、氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、圖象分析判斷等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．