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）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，化学平衡常数只受温度的影响，反应I，随着温度的升高，化学平衡常数降低，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正反应方向是放热反应，△H1<0，反应Ⅱ是放热反应，△H2<0，|ΔH1|＝2|ΔH2|，推出△H1－3△H2>0，此反应是吸热反应；（2）①根据反应速率的定义，v（N2）=2.5/（4×2）mol/（L·min）=0.3125 mol/（L·min），根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v（NO）=6×v（N2）/5=0.375mol/（L·min）；②不同物质的化学反应速率表示达到平衡，需要反应方向一正一逆，且化学反应速率之比等于化学计量数之比，断裂H－O键，说明反应向逆反应方向进行，断裂N－H键反应向正反应方向进行，1molNH3中有3molN－H，1molH2O中2molH－O键，根据化学计量数，说明反应达到平衡，故错误；B、此反应是绝热反应，温度改变，化学平衡常数只受温度的影响，当温度不变，化学平衡常数不变，因此当化学平衡常数不变，说明反应达到平衡，故错误；C、使用催化剂，降低活化分子的活化能，催化剂的催化效果越好，活化能越低，根据图像，推出活化能大小是E（A）