Question

【题目】煤燃烧排放的烟气含有NOx，容易形成酸雨污染环境，可通过多种化学方法对烟气进行脱硝处理。回答下列问题：

（1）在无氧条件下，脱硝反应为：6NO（g）+4NH3（g）5N2（g）+6H2O（g）△H=-1807.0kJmol-1，T℃时，在恒容的密闭容器中，测得在不同时间NO和NH3的物质的量如下表：

时间/min	0	1	2	3	4
n（NO）/mol	1.20	0.90	0.72	0.60	0.60
n（NH3）/mol	0.90	0.70	0.58	0.50	0.50

①下列说法正确的是______（填序号）。

A．3min后NO和NH3的浓度都不再变化，反应停止进行

B．前2min内的平均反应速率v（N2）=0.20molL-1min-1

C．达到平衡时NO的转化率为50%

D．及时分离出N2，可使该反应的反应速率增大，平衡正向移动

②若反应开始的压强为p0，则该反应的化学平衡常数Kp=______（可用分数表示；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（2）在有氧条件下，NOx也能发生脱硝反应。

①已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=180.6kJmol-1

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.4kJmol-1

H2O（g）=H2（g）+O2（g）△H=241.8kJmol-1

则脱硝反应4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）=4N2（g）+6H2O（g）△H=______kJmol-1

②臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为2NO2（g）+O3（g）N2O5（g）+O2（g）△H＜0，反应在恒容密闭容器中进行，NO2的百分含量随压强（p）、x的变化如图所示：

则p1______p2（填“＞”“＜”或“=”），x表示的物理量除时间外，还可能是______。

（3）利用惰性电极电解也能对烟气进行脱硝处理。电解原理如图所示：

电极a的电极反应式为______，当电解44.8L（标准状况）含5%NO的烟气，理论上电路中通过电子的物质的量为______mol。

Answer 1

【答案】C p0 -1627.2 > O3的物质的量或其浓度或质量等 NO -3e + 2H2O = NO3 +4H+ 0.3

【解析】

（1）①A. 化学反应平衡为动态平衡，正逆反应速率相等但不等于0；

B. 由化学反应速率的定义可知，需要容器的体积；

C. 根据转化率的计算公式得出结论；

D. 反应物或生成物的浓度降低，化学反应速率会减小；

②列出三段式，利用分压表达出化学平衡常数。

（2）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；

②该脱硝反应是气体体积分数减小的反应，增大压强会使平衡向正反应方向移动，导致NO2的百分含量降低，据图分析；根据平衡移动原理进行分析，NO2的百分含量会随着参加反应的O3的量的增大而减少；

（3）依据图中b口放出氢气，可知b为连接电源的负极，作电解池的阴极，则a极发生氧化反应，NO转化为NO3，每消耗1 mol NO，转移电子数为 3 mol，据此计算。

①A. 3min后NO和NH3的浓度都不再变化，说明达到动态平衡，但速率不为零，故A项错误；

B. 容器的体积未知，其化学反应速率无法求出，故B项错误；

C. 3min后NO的浓度不再变化，达到平衡，n(NO) = 0.6 mol，则转化的NO的物质的量 = 1.2 mol-0.6 mol = 0.6 mol，故其转化率 = ×100% = 50%，故C项正确；

D. 分离出N2，其浓度降低，反应的速率会减小，故D项错误；

故答案选C；

②

则平衡后H2O的物质的量分数ω(H2O) = = ,同理可得ω(N2) = , ω(NH3) = , ω(NO) = , 反应开始的压强为p0，物质的量为1.2 mol +0.9 mol = 2.1 mol，则反应后的总压p = = ，其平衡常数Kp = = = = p0，

故答案为：p0；

（2）①i.N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJmol-1
ii.N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.4kJmol-1
iii.2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJmol-1
依据盖斯定律iii×3-ii×2-i×2得到，4NO（g）+4NH3（g）+O2（g）═4N2（g）+6H2O（g）△H = -1627.2 kJ/mol；
故答案为：-1627.2；

②2NO2(g)+ O3(g) N2O5(g)+ O2(g)，该反应为气体体积减小的反应，因此增大压强平衡会向正向移动，NO2的百分含量降低，从图中可以看出，p1压强大，即p1> p2；增大某一反应物的浓度可以使化学平衡向正反应方向移动，从而提高另一反应物的转化率、减小其百分含量，故x表示的物理量除时间外，还可能是O3的物质的量或其浓度或质量等；

故答案为：>；O3的物质的量或其浓度或质量等

（3）根据图示信息可知，b口产生氢气，则为溶液中的氢离子得电子的产物，电解池中阳离子在阴极得电子发生还原反应，故b连接电源的负极，a连接电源的正极，其阳极区NO失电子被氧化为硝酸根离子，发生的电极反应式为：NO -3e + 2H2O = NO3 +4H+，电解的烟气中NO的物质的量 = = 0.1 mol，所以转移的电子数为0.1mol×3 = 0.3 mol，

故答案为：NO -3e + 2H2O = NO3 +4H+；0.3。