Question

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

Ⅰ．對NO與O2反應(yīng)的研究。

（1）已知氮氧化物轉(zhuǎn)化過程中的焓的變化如下圖所示，寫出 NO轉(zhuǎn)化為NO2的熱化學(xué)方程式__________。

（2）2NO+O22NO2的平衡常數(shù)表達式K=_______。其他條件不變，利用分子捕獲器適當(dāng)減少反應(yīng)容器中NO2的含量，平衡常數(shù)K將_____（填“增大”、“減小”或“不變” ）。

（3）已知：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0。在一定條件下，將2 mol NO和1 mol O2通入恒容密閉容器中進行反應(yīng)，在不同溫度下，測得平衡時體系中NO、O2、NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如下圖所示。

①曲線c代表________的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系，x點對應(yīng)的O2的轉(zhuǎn)化率為________。

②根據(jù)上圖可推測_________________。

A．2NO+O22NO2的平衡常數(shù)：x點﹥y點

B．y點時2NO+O22NO2的反應(yīng)速率：υ（正）﹤υ（逆）

C．400~1200℃時，隨著溫度升高，N2O4體積分數(shù)不斷增大

D．x點對應(yīng)的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為4/11

Ⅱ．對廢水中過量氨氮轉(zhuǎn)化的研究。

廢水中過量的氨氮(NH3和NH4+)會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。某科研小組用NaClO氧化法處理氨氮廢水，將其轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì)，不同進水pH對氨氮去除率的影響如圖所示。

已知：�。�HClO的氧化性比NaClO強；

ⅱ．NH3比NH4+更易被氧化。

（4）pH＝1.25時，NaClO與NH4+反應(yīng)生成N2等無污染物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式______。

（5）進水pH為1.25～6.00范圍內(nèi)，氨氮去除率隨pH升高發(fā)生圖中變化的原因是_______。

Answer 1

【答案】2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1 不變 NO2 60% AD 3HClO + 2NH4+ = N2↑ + 3Cl－+ 3H2O + 5H＋(或3ClO－+ 2NH4+ = N2↑ ＋3Cl－+ 3H2O + 2H＋) pH＜2.6時，隨著pH升高，NaClO含量增大，氧化性能降低，導(dǎo)致氨氮去除率下降；pH在2.6~6之間時，隨著pH升高，氨氮廢水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化

【解析】

（1）依據(jù)能量轉(zhuǎn)化圖的數(shù)據(jù)作答；

（2）平衡常數(shù)是指反應(yīng)達到平衡時，各生成物平衡濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物平衡濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)；

（3）①依據(jù)升高溫度對反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的影響作答；依據(jù)x點的NO平衡時的物質(zhì)的量，找出反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式求得結(jié)論；

②A. 反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)為放熱反應(yīng)，則隨著溫度的升高，反應(yīng)的平衡常數(shù)減��；

B. 圖中任何一點是平衡時的物質(zhì)的物質(zhì)的量；

C. 2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，依據(jù)溫度對平衡的影響作答；

D. 列出三段式，求出NO的物質(zhì)的量分數(shù)；

Ⅱ．（4）依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律作答；

（5）依據(jù)給定的已知信息分析。

（1）從轉(zhuǎn)化過程的焓的變化情況可知，2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -（180 kJ·mol-1-68 kJ·mol-1）=-112kJ·mol-1，故答案為：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1；

（2）2NO+O22NO2的平衡常數(shù)表達式K=；化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)，因此其他條件不變，利用分子捕獲器適當(dāng)減少反應(yīng)容器中NO2的含量，平衡常數(shù)K將不變；

（3）①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則NO2的物質(zhì)的量隨溫度的升高而減小，NO和O2的物質(zhì)的量隨溫度的升高而增大，從圖中可以看出，曲線c代表NO2的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系；曲線a代表NO的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系，x點處NO平衡時的物質(zhì)的量為0.8mol，則轉(zhuǎn)化的NO的物質(zhì)的量為2mol-0.8mol=1.2mol，轉(zhuǎn)化的O2的物質(zhì)的量為×1.2mol=0.6mol，則轉(zhuǎn)化率為×100%=60%；

②A. 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，從圖中可以看出，Tx<Ty，則平衡常數(shù)比較：x點﹥y點，A項正確；

B. 圖中任何一點是平衡時的物質(zhì)的物質(zhì)的量，則υ（正）=υ（逆），B項錯誤；

C.2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，則升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，N2O4的體積分數(shù)降低，C項錯誤；

D. x點NO、NO2平衡時的物質(zhì)的量均為0.8mol，列出三段式如下：

2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)

起始量（mol） 2 1 0

轉(zhuǎn)化量（mol） 1.2 0.6 1.2

平衡量（mol） 0.8 0.4 0.8

2NO2(g)N2O4(g)

起始量（mol）1.2 0

轉(zhuǎn)化量（mol）0.4 0.2

平衡量（mol）0.8 0.2

則對應(yīng)的NO的物質(zhì)的量分數(shù)為=，D項正確；

故答案選AD；

Ⅱ．（4）pH＝1.25時，NaClO氧化NH4+反應(yīng)生成N2等無污染物質(zhì)，自身還原為氯離子，3HClO + 2NH4+ = N2↑ + 3Cl－+ 3H2O + 5H＋(或3ClO－+ 2NH4+ = N2↑ ＋3Cl－+ 3H2O + 2H＋)；

（5）根據(jù)已知i，pH＜2.6時，隨著pH升高，NaClO含量增大，氧化性能降低，導(dǎo)致氨氮去除率下降；根據(jù)已知ii，pH在2.6~6之間時，隨著pH升高，氨氮廢水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化，所以進水pH為1.25～6.00范圍內(nèi)，氨氮去除率隨pH升高發(fā)生圖中變化。