Question

 (I某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH₄⁺和NH₃·H₂O的形式存在。在微生物作用下，NH₄⁺经过两步反应被氧化成NO₃^-，两步反应的能量变化示意图如下:

（1）1 mo1NH₄⁺(aq)全部氧化成NO₃^-(aq)的热化学方程式是   _                     。

（2）在一定条件下，向废水中加入CH₃OH，将HNO₃还原成 N₂，若该反应消耗32gCH₃OH转移6mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_           。

(B)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术

将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，化学方程式如下:2NO十2CO2CO₂+ N₂  △H

某温度下用气体传感器测得不同的时间的NO和CO浓度如下表:

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):

（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H   0(填写“>”、“<”、“=”)

（2）在该温度下，反应的平衡常数K=               (只写出计算结果);

（3）某同学设计了三组实验，分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，

部分实验条件如下表:

该同学画出了表中三个实验条件下，混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，请在图上标明各条曲线的实验编号;

 

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）见图

 

【解析】

试题分析：（I）（1）NH₄^＋(aq)＋2O₂(g)=2H^＋(aq)＋NO₃^－(aq)＋H₂O(l) 

1 mo1NH₄⁺(aq)全部氧化成NO₃^-(aq)的热化学方程式中△H为第一步反应和第二部反应之和即为：－346kJ·mol^－1；（2）32gCH₃OH的物质的量为1mol，转移电子6mol表示氧化剂HNO₃得到6mol电子，由于HNO₃中N元素有＋5价将为N₂中的0价因此需要1．2molHNO₃参与反应。因此参加反应的还原剂CH₃OH和氧化剂HNO₃的物质的量之比是5：6。

（Ⅱ）（1）此反应为气体体积缩小的反应△S<0,由于反应能够自发进行因此△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

变：9．00×10^－4    9．00×10^－4      9．00×10^－4    4．50×10^－4

终：1．00×10^－4    2．7×10^－3       9．00×10^－4    4．50×10^－4

由公式计算可得K=5000

（3）Ⅱ对比I增加了催化剂的比表面积，催化剂只会缩短达到平衡的时间并不影响平衡的移动；Ⅲ对比Ⅱ提高了反应的温度，平衡向吸热方向移动，即向逆反应方向移动c(NO)提高。

考点：热化学方程式和化学平衡的有关分析和计算。