Question

【題目】氮的化合物應(yīng)用廣泛，但氮氧化物也是主要的空氣污染物之一，要對其進行處理和再利用。

I.脫硝法:

（1）已知H2的燃燒熱△H= -285.8kJ/mol，N2(g) +O2(g)=2NO(g) △H= + 180kJ/mol。一定條件下，H2還原NO生成液態(tài)水和一種無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為_______________________。

II.化合法:

工業(yè)上用NO和Cl2化合制備重要的合成用試劑NOCl( 亞硝酰氯)氣體。

（2）NOCl中N 元素的化合價為__________，NOCl的電子式為_____________________。

（3）向1L恒容密團容器中通入2molNO(g)和1molCl2(g)發(fā)生反應(yīng):2NO(g) + Cl2(g)2NOCl(g) △H，在不同溫度下測得c(NOCl)與時間t的關(guān)系如圖所示。

①該反應(yīng)的△H_____0(填“>"或“<”或“=”)，理由是_____________________。

②溫度T1時，Cl2(g)在0~20min的平均反應(yīng)速率為__________mol/(L·min)。

③溫度T2時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______(結(jié)果保留小數(shù)點后2位)。若反應(yīng)在T2達到平衡后，再向容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g)，當(dāng)再達平衡時，c(NOCl)=______(填“>”或“<”或“一”)1mol/L。

III.電化學(xué)法:

用下圖所示裝置可以模擬消除NO2獲得銨態(tài)氮肥的過程。

（4）該裝置陽極電極反應(yīng)式為____________________________。

（5）電解后，向所得溶液中通入適量NH3可增加銨態(tài)氮肥的產(chǎn)量，理由是____________________。

Answer 1

【答案】 2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-751.6kJ/mol +3 < 溫度T2高于T1，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，而升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng) 0.02 0.15或0.15(mol/L)-1 > H2O +NO2-e-=NO3-+2H+ 電解反應(yīng)生成HNO3，通入NH3與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3

【解析】試題分析：本題討論的是氮氧化物處理和再利用。主要考查熱化學(xué)方程式書寫、蓋斯定律、化合價、電子式、等效平衡及化學(xué)平衡的移動、化學(xué)反應(yīng)速率的計算、平衡常數(shù)的計算、電極方程式等基礎(chǔ)知識，考查考生圖像的閱讀和分析能力、電解裝置圖的分析理解能力和化學(xué)平衡的分析與計算能力。

解析：（1）由H2的燃燒熱可得熱化學(xué)方程式H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol，該式乘以2再與另一式相減即可得出結(jié)果。正確答案：2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(1)△H=-751.6kJ/mol。（2）NOCl中O為-2價，Cl為-1價，所以N為+3價，則N元素與O、Cl共形成三對共用電子對，其中與Cl形成一對共用電子對，與O形成兩對共用電子對，所以電子式為：。正確答案：+3、。（3）從圖可以看出，T2溫度時，其他條件相同時反應(yīng)先建立平衡，所以溫度T2更高，而此時平衡體系中NOCl濃度較小，說明溫度升高平衡逆向移動，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0，20min內(nèi)，v(NOCl)= ，則v(Cl2)= v(NOCl) ÷2=0.02mol/（min·L）。T2反應(yīng)達到平衡時，c(NOCl)=0.5mol/L，則參加反應(yīng)的NO、Cl2分別為0.5mol/L、0.25mol/L，平衡體系中NO、Cl2分別為1.5mol/L、0.75mol/L，。再向容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g)時，相當(dāng)于原T2的平衡體系的兩個疊加，由于容器體積不變，新平衡體系中的NOCl再增加一倍后，由于加壓平衡正向移動而增加，因此新平衡體系中c(NOCl)>1mol/L。正確答案： <、 溫度T2高于T1，升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，而升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)、0.02、 0.15。（4）電解裝置陽極NO2失去電子生成NO3-，電極反應(yīng)為NO2-e-→NO3- ，電解質(zhì)溶液為NH4NO3溶液，所以配平后為H2O +NO2-e-=NO3-+2H+ 。陰極反應(yīng)為NO2+e-→NH4+，配平后得6H2O+NO2+7e- =NH4++8OH-，總反應(yīng)為5H2O+8NO2 NH4NO3+6HNO3，因此電解后的反應(yīng)液通入NH3與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3。正確答案：

H2O +NO2-e-=NO3-+2H+、電解反應(yīng)生成HNO3，通入NH3與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3。