Question

氮氧化物是大气的主要污染物之一，能形成酸雨、雾霾。大气中的氮氧化物主要来源于燃料的燃烧。

（1）已知：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)△H= -180 kJ•mol^-1。 NN 键的键能为941 kJ• mol^-1、O=O键的键能为499 kJ•mol^-1，则NO中NO键的键能为    _____________kJ•mol^-1。

（2）T℃时，向1 L恒容密闭容器中充入1 mol N₂O₃和1 molO₂，发生反应：N₂O₃(g) + O₂(g)N₂O₅(g) △H=-62 kJ•mol^-1。若平衡时 N₂O₃ 和 N₂O₅的体积分数相等，则T℃时，该反应的平衡常数K =_____________，达到平衡时，反应放出的热量为_____________。

（3）用活化后的V₂O₅作催化剂，氨气可将NO和O₂还原成N₂和H₂O。若参加反应的NH₃和NO的物质的量相等，则该反应的化学方程式为_____________。已知该反应的平衡常数于温度的关系为lgK=5.08+217/T。若该反应在t℃下达到平衡，升高温度时，平衡_____________(填“正向”、“逆向”或“不”）移动，逆反应速率将______________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（4）图Ⅰ是用食盐水作电解液电解烟气脱氮的一种原理图，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO₃^-，尾气经氢氧化钠溶液吸收后再排入空气中。电流密度和溶液PH对烟气脱氮的影响如图Ⅱ。

①处理后的尾气中，一定含有的气体单质是_____________(填化学式）。

②溶液的pH对NO除去率有影响的原因是______________________________________________。

③若电极板面积为10 cm²，实验烟气含NO的体积分数为1.5%，流速为0.070 L • s^-1 (气体体积已折算成标准状况，且烟气中无其他气体被氧化），测得电流密度为1.0 A•cm^-2。实验中NO除去率为_____________。（法拉第常数为96500C•mol^-1）

Answer

810 2 31 kJ 4NH3 + 4NO+O24N2+ 6H2O 逆向 增大 H2 次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强 73.7%

【解析】(1)设NO中NO键的键能为x kJ•mol-1已知N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=反应物的键能和-生成物的键能和=(941 kJ• mol-1+499 kJ•mol-1)-(2×x)=-180 kJ•mol-1，则△H= -180 kJ•mol-1，解得x=810；

(2) N2O3(g) + O2(g)N2O5(g)

起始物质的量(mol) 1 1 0

起始物质的量(mol) n n n

起始物质的量(mol) 1-n 1-n n

平衡时 N2O3 和 N2O5的体积分数相等，即=，解得：n=0.5，则T℃时，该反应的平衡常数K ==2；达到平衡时，反应放出的热量为62 kJ•mol-1×0.5mol=31kJ；

(3)氨气可将NO和O2还原成N2和H2O。若参加反应的NH3和NO的物质的量相等，根据电子守恒和原子守恒可得该反应的化学方程式为 4NH3 + 4NO+O24N2+ 6H2O；该反应的平衡常数于温度的关系为lgK=5.08+217/T，当温度升高时，K减小，说明此时平衡逆向移动，温度升高反应速率加快，则逆反应速率将增大；

(4)①电解过程中阴极上H+得电子发生还原反应生成氢气，则NaOH处理后的尾气中，一定含有的气体单质是H2。

②次氯酸钠在酸性条件下氧化性增强，故溶液的pH对NO去除率会有影响；

③根据电荷量(Q)=电流密度×极板面积×时间=n(e-)▪F，NO除去率：×100%=73.7%。

点睛：对化学平衡常数的应用总结如下：

(1)利用K可以推测可逆反应进行的程度。K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行程度大，反应物的转化率大。K小说明反应进行的程度小，反应物的转化率小。

(2)借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态。

(3)利用K可判断反应的热效应。若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。