Question

【題目】用NH3催化還原NxOy可以消除氮氧化物的污染。

已知：反應I：4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（l） ΔH1

反應II：2NO（g）＋O2（g）2NO2（g） ΔH2（且|ΔH1|＝2|ΔH2|）

反應III：4NH3（g）＋6NO2（g）5N2（g）＋3O2（g）＋6H2O（l） ΔH3

反應I和反應II在不同溫度時的平衡常數及其大小關系如下表

溫度/K	反應I	反應II	已知： K2＞K1＞K2′＞K1′
298	K1	K2
398	K1′	K2′

（1）ΔH3＝_________（用ΔH1、ΔH2的代數式表示）；推測反應III是________反應（填“吸熱”或“放熱”）。

（2）相同條件下，反應I在2 L密閉容器內，選用不同的催化劑，反應產生N2的量隨時間變化如圖所示。

①計算0～4分鐘在A催化劑作用下，反應速率v（NO）＝______________。

②下列說法不正確的是__________。

A．單位時間內H－O鍵與N－H鍵斷裂的數目相等時，說明反應已經達到平衡

B．若在恒容絕熱的密閉容器中發生反應，當K值不變時，說明反應已經達到平衡

C．該反應的活化能大小順序是：Ea（A）>Ea（B）>Ea（C）

D．增大壓強能使反應速率加快，是因為增加了活化分子百分數

（3）電化學氣敏傳感器可用于監測環境中NH3的含量，其工作原理示意圖如右。溶液中OH向電極___________移動（填a或b），負極的電極反應式為________________。

Answer 1

【答案】（1）ΔH1－3ΔH 2；吸熱；

（2）①0.375 mol·L－1·min－1；②CD；

（3）a；2NH3－6e－+6OH－＝N2+6H2O。

【解析】

試題分析：（1）①4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（l） ，②2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），①－3×②得出：：4NH3（g）＋6NO2（g）5N2（g）＋3O2（g）＋6H2O（l） △H3=△H1－3△H2，化學平衡常數只受溫度的影響，反應I，隨著溫度的升高，化學平衡常數降低，根據勒夏特列原理，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，正反應方向是放熱反應，△H1<0，反應Ⅱ是放熱反應，△H2<0，|ΔH1|＝2|ΔH2|，推出△H1－3△H2>0，此反應是吸熱反應；（2）①根據反應速率的定義，v（N2）=2.5/（4×2）mol/（L·min）=0.3125 mol/（L·min），根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，即v（NO）=6×v（N2）/5=0.375mol/（L·min）；②不同物質的化學反應速率表示達到平衡，需要反應方向一正一逆，且化學反應速率之比等于化學計量數之比，斷裂H－O鍵，說明反應向逆反應方向進行，斷裂N－H鍵反應向正反應方向進行，1molNH3中有3molN－H，1molH2O中2molH－O鍵，根據化學計量數，說明反應達到平衡，故錯誤；B、此反應是絕熱反應，溫度改變，化學平衡常數只受溫度的影響，當溫度不變，化學平衡常數不變，因此當化學平衡常數不變，說明反應達到平衡，故錯誤；C、使用催化劑，降低活化分子的活化能，催化劑的催化效果越好，活化能越低，根據圖像，推出活化能大小是E（A）<E（B）<E（C），故正確；D、增大壓強，增大單位體積內活化分子的個數，故正確；（3）通氨氣一極為負極，通氧氣一極為正極，根據原電池的工作原理，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，因此OH－向a極移動，根據電池工作原理，負極電極反應式為：2NH3－6e－+6OH－＝N2+6H2O。