Question

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)   ΔH₁

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

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

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： K2＞K1＞K2′＞K1′
298	K1	K2
398	K1′	K2′

(1)ΔH₃＝____________(用ΔH₁、ΔH₂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2 L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)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右。溶液中OH⁻向电极____移动(填a或b)，负极的电极反应式为________________。

Answer

(1)ΔH1－3ΔH 2；吸热

(2)①0.375 mol·L－1·min－1；②CD

(3)a；2NH3－6e－+6OH－＝N2+6H2O

【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；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，故答案为：△H1-3△H2；吸热；

(2)①已知4分钟时氮气为2.5mol，则消耗的NO为3mol，所以v(NO)= ==0.375mol•L-1•min-1，故答案为：0.375mol•L-1•min-1；

②A．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4：6，则正逆速率之比等于4：6，说明反应已经达到平衡，故A不选；B．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，说明反应已经达到平衡，故B不选；C．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)，故C选；D．增大压强能使反应速率加快，是因为增大了活化分子数，而活化分子百分数不变，故D选；故答案为：CD；

(3)因为a极为负极，则溶液中的阴离子向负极移动，负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH-向a极移动参与反应，故电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：a；2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。

考点：考查了化学平衡影响因素分析判断、平衡常数的应用、反应速率计算、平衡状态的判断、电极反应式书写的相关知识。