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【题目】研究碳氧化合物、氢氧化合物、硫氧化合物等大气污染物的处理对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。工业上处理氮的氧化物途径有多种:

I.氨吸法。

(1)已知:①

②

则用处理生成氮气和气态水的热化学方程式为____________________。

Ⅱ.催化氧化法:城市中和污染主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将其转化为无害的物质如:。

(2)为研究汽车尾气转化为无毒无害的物质有关反应,在密闭容器中充入和,发生反应,如图为平衡时的体积分数与温度、压强的关系。

①该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高的转化率,可采取的措施有_____________(填字母序号)

a.改用高效催化剂b.缩小容器的体积c.升高温度d.增加的浓度

②压强为、温度为下,若反应进行到达到平衡状态,容器的体积为,用的浓度变化表示的平均反应速率________,该温度下平衡常数______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数;保留两位有效数字)。

③若在点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,达到的平衡状态可能是图中点中的_____点

Ⅲ.电解硝酸工业的尾气可制备,其工作原理如图

(3)极的电极反应式为_________________。

(4) 在时,将氨水与的硝酸等体积混合后溶液显中性,用含的代数式表示的水解常数_______

【答案】

【解析】

I.(1)依据盖斯定律的应用作答;

Ⅱ.(2) 2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g) +N2(g) ΔH,①该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,改变条件使平衡向正反应方向移动即可;

②利用“三段式”来解决化学平衡计算问题;

③此反应为放热和体积减少的反应,若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,平衡将向正反应方向移动;

Ⅲ.(3) N电极的NO变成NH4+,M电极的NO变成NO3-,则N极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+;

(4)NH4++H2ONH3·H2O+H+,Kh=(c(NH3·H2O)·c(H+)/c(NH4+),a mol·L-1的氨水与0.1mol·L-1的硝酸等体积混合后溶液显中性,则c(H+)=,c(NH3·H2O)和c(NH4+)可通过“三段式”来求出,再带入水解平衡常数公式。

I.(1) ①

② ,则①×3+②得用处理生成氮气和气态水的热化学方程式 ,,

故答案为: ;

Ⅱ.①该反应达到平衡后,为在提高反应速率同时提高NO的转化率,改变条件使平衡向正反应方向移动,

a.改用高效催化剂,催化剂只能改变反应速率,不能改变反应平衡,a项错误;

b.缩小容器的体积,相当于增大压强,此反应是体积减少的反应,平衡向正反应方向移动,所以提高反应速率同时提高NO的转化率,b项正确;

c.升高温度,反应速率提高,但该反应是放热反应,平衡向逆反应方向移动,c项错误;

d.增加CO的浓度,浓度增大,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,d项正确,

故选bd;

②压强为10 MPa、温度为T1下,若反应进行到20 min达到平衡状态,对应图象E点,利用“三段式”来计算:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)

初始时物质的量/mol 8 10 0 0

变化的物质的量/mol x x x 0.5x

平衡时物质的量/mol 8-x 10-x x 0.5x

NO的体积分数为25%,根据阿伏加德罗定律及推论,体积分数等于物质的量分数,(8-x)/( 8-x+10-x+x+0.5x)=25%,x=4,v(CO2)==0.05mol/(L·min),Kp=,PCO2=总压×物质的量分数=P总 Mpa,同理其它物质的分压也可以用类似的方法来求出,然后带入Kp==0.089 MPa-1,

故答案为:0.089 MPa-1;

③此反应是体积减少的放热反应,在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,平衡向正反应方向移动,NO的体积分数降低,对应图象的G点,

故答案为:G;

(4)电解池中N极的NO变成NH4+,M极的NO变成NO3-,介质为NH4NO3溶液,N极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,

故答案为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+;

(5)NH4++H2ONH3·H2O+H+,Kh=c(NH3·H2O)·c(H+)/c(NH4+),a mol·L-1的氨水与0.1mol·L-1的硝酸等体积混合后溶液显中性,则c(H+)=,c(NH3·H2O)和c(NH4+)可通过“三段式”来求出,氨水与硝酸等体积混合的离子方程式为:

NH3·H2O+ H+ = NH4++ H2O

初始时物质的量浓度/mol/L a 0.1 0

变化的物质的量浓度/mol/L 0.1- 0.1-0.1-

平衡时物质的量浓度/mol/L a-0.1+ 0.1-

Kh=c(NH3·H2O)·c(H+)/c(NH4+)= (10a-1)×10-7,

故答案为:(10a-1)×10-7。

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