Question

（12分）用NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染。

已知：反应I： 4NH₃（g）+6NO（g） 5N₂（g）＋6H₂O（l）  △H₁

反应II： 2NO（g）+O₂（g） 2NO₂（g）           △H₂ （且|△H₁| ＝2|△H₂|）

反应III：4NH₃（g）+6NO₂（g） 5N₂（g）＋3O₂（g）＋6H₂O（l）   △H₃

反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表

温度/K	反应I	反应II	已知：
298	K1	K2
398	K1′	K2′

（1）△H_{3 =}             （用△H_1、△H₂ 的代数式表示）;推测反应III是    反应（填“吸热”或“放热”）

（2）相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图所示。

①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）=         。

②下列说法不正确的是       。

A．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

B．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡

C．该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）>E_a（B）>E_a（C）

D．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

（3）一定条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）∶n（O₂）∶n（NO₂）＝2∶1∶2。恒温恒压时，在其它条件不变时，再充入NO₂气体， NO₂体积分数      （填“变大”、“变小”或“不变”）

（4）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH₃的含量，其工作原理示意图如下，溶液中OH^-向电极      移动（填a或b），负极的电极反应式为         。

Answer

（12分）

（1）△H1-3△H2（2分） 吸热（1分）

（2）①0.375mol·L-1·min-1（2分） ② C D（2分）

（3）不变（2分） （4）a （1分） 2NH3－6e-＋6OH-=N2＋6H2O（2分）

【解析】

试题分析：：（1）已知K1＞K1′，说明随温度升高，K减小，则反应Ⅰ为放热反应，△H1＜0；K2＞K2′，说明随温度升高，K减小，则反应II为放热反应，△H2＜0；根据盖斯定律：反应I-反应II×3得到反应III，则△H3=△H1-3△H2，已知|△H1|=2|△H2|，所以△H3=△H1-3△H2=|△H2|＞0，即反应III为吸热反应；

（2）①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，所以v（NO）=△c/△t=（3mol/2L）÷4min==0.375mol•L-1•min-1；

②单位时间内H-O键断裂表示逆速率，N-H键断裂表示正速率，单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为2：3，则正逆速率之比等于2：3，也等于反应式中二者的化学计量数之比，说明反应已经达到平衡，选项A正确；该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明温度不变，此时反应达到平衡，选项B正确；相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是：Ea（A）＜Ea（B）＜Ea（C），选项C不正确；增大压强时分子总数增大，活化分子百分数不变，活化分子数增多，反应速率加快，选项

D不正确。

（3）一定条件下，反应II2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）达到平衡时体系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它条件不变时，恒温恒压条件下，再充入NO2气体，则与原来的平衡形成等效平衡，故NO2体积分数与原来平衡相同，即不变。

（4）通氧气的极为正极（b），溶液中OH—向负极（a）移动；负极发生氧化反应，电极反应式为：2NH3－6e-＋6OH-=N2＋6H2O

考点：化学平衡与原电池相关理论，涉及盖斯定律、化学反应速度的计算及影响因素、平衡的移动、活化能与活化分子、平衡状态的判断及电极反应等。