Question

近日，雾霾又上了度娘热搜榜。其主要成分包括灰尘、SO₂、NO_x、有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一。

(1)氨气是常见的烟气脱硝剂之一，其脱硝原理是与NO(g)反应生成空气中存在的两种无毒物质。

①写出该反应的化学反应方程式：_____________。

②已知：4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g)    △H₁=-907.28kJ • mol^-1；

4NH₃(g)+3O₂(g)=2N₂(g)+6H₂O(g)△H₂= -1269.02kJ • mol^-1。105℃时，则上述脱硝反应的△H=_______，该反应________(填“能” “否”或“不能确定”）自发进行，

③上述脱硝反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。每生成1mol还原产物，则反应中转移电子数为_________mol。

(2)臭氧也是理想的烟气脱硝剂，其脱硝的反应之一为2NO₂(g)+O₃(g)N₂O₅(g)+O₂(g)，不同温度下，在两个恒容容器中发生上述反应，相关信息如下表及图所示，回答下列问题:

容器	甲	乙
容积/L	1	1
温度/K	T1	T2
起始充入量	lmolO3 2mol NO2	lmolO3 2mol NO2

0~10min内甲容器中反应的平均速率：v(O₃) =_______mol·L^-1·min^-1 。

②T₁________T₂ (填“>”“<”或“=”），T₁时，该反应的平衡常数为____________。

③下列措施能提高容器乙中NO₂转化率的是________(填序号）。

A.向容器中充入He，增大容器的压强

B.升高容器的温度

C.向容器中再充人一定量的NO₂

D.向容器中再充入lmol O₃和2mo NO₂

④T₁时，若起始时向容器甲中充入2mo1 NO₂、lmolO₃、2mollN₂O₅和2molO₂，则脱硝反应达到平衡前，v(正)________v(逆) (填“>”“<”“=”)。

Answer

4NH3+6NO=5N2+6H2O-1811.63kJ·mol－1能3∶240.02<0.5L·mol－1D<

【解析】

（1）①根据题意，两种无毒物质是水和N2，故反应方程式为4NH3+6NO=5N2_+6H2O；

②已知：①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)____△H1=-907.28kJ_•_mol-1；②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H2=_-1269.02kJ_•_mol-1；根据盖斯定律可知由②×-①×得反应4NH3+6NO=5N2_+6H2O，该反应的ΔH=(_-1269.02kJ_•_mol-1)×-(-907.28kJ_•_mol-1)×=-1811.63kJ·mol－1；该反应放热，且∆S_>0，∆G＜0，故反应能自发。

③该反应中氧化剂为NO，还原剂为NH3，物质的量之比为3∶2，且根据氧化剂为NO可知，每生成1mol还原产物，则反应中转移电子数为4mol。

（2）①读图可知，0~10min内甲容器中N2O5的浓度变化量为0.2mol·L－1，2NO2(g)+O3(g)===N2O5(g)+O2(g)，则消耗O3的浓度为0.2mol·L－1，反应速率V(O3)=0.02mol·(L·min)－1。

②由图象知，容器乙先达到平衡，温度高，即T1＜T2，

2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)

起始浓度（mol/L） 2 1 0 0

变化浓度（mol/L） 1 0.5 0.5 0.5

平衡浓度（mol/L） 1 0.5 0.5 0.5

T1时，该反应的平衡常数K==0.5；

③A项，向容器中充入He，增大容器的压强，但不改变反应速率和平衡。B项，由图象知，该反应提高温度，反应逆向进行。C项，向容器中充入一定量的NO2，NO2的转化率降低。D项，向容器中再充入1mol O3和2mol NO2，相当于加压，平衡正向移动；故答案为D；

④若起始时向容器甲中充入2mol NO2、1mol O3、2mol N2O5和2mol O2，计算浓度商Qc==1，相当于加入五氧化二氮反应逆向进行，则脱硝反应达到平衡前，v(正)<v(逆)。