Question

消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。

Ⅰ.化学上采用处理不仅可以消除污染，还可作为工业生产的能量来源。

（1）工业上可采用的方法合成氨。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在催化剂表面上合成氨的反应历程。图1为各步反应的能量变化示意图，其中“吸”表示各气态物质在催化剂表面吸附。

①该反应历程中正反应的最大活化能为________。

②合成氨反应的热化学方程式为_________________。

（2）不同温度下，向三个容器中分别投入相同量的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中的物质的量分数如图2所示。

①M点的________N点的（填“>”、“<”或“=”）。

②℃时，将和充入2L的密闭容器中，维持压强为60MPa不变，达到N点的平衡状态，化学平衡常数K=________（用最简分数表示）。

Ⅱ.废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。

（3）①用次氯酸钠除去氨氮（以示）的原理如图3所示。写出总反应的化学方程式：______________。

 

②取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠的用量，反应相同时间后，溶液中氨氮去除率、总氮（溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量）去除率以及剩余次氯酸钠的含量随的变化情况如图4所示。当时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是________。

（4）近年来，水体中的硝酸盐含量不断增加。工业上去除废水中硝酸盐的方法是采用电解法将转化为，部分装置如图5所示。

①B电极的电极反应式是________.

②常温下，除去10L废水中的后，最终废水的________（电解前后废水的体积变化忽略不计）。

Answer

79 < 有部分被氧化成或 10

【解析】

（1）①由图可知，正反应的最大的活化能为，故答案为：79。

②反应热=生成物总能量-反应物总能量合成氨反应的热化学方程式为 ，故答案为： 。

（2）①M、N两点的压强相同，平衡混合物中氨气的物质的量分数M>N，因为合成氨是放热反应，升温平衡逆向移动，所以，M点的点的。故答案为：<。

②设设消耗的氮气的物质的量为xmol，

起始量（mo1）：1 3 0

转化量（mo1）：x 3x 2x

平衡量（mol）：1-x 3-3x 2x

平衡时，氨气的物质的量分数为20%，则，则，

则平衡时，，，

总物质的量为，恒压时气体体积之比等于物质的量之比，

所以平衡时容器体积为，，，

则平衡常数，故答案为：。

（3）①根据图示可知反应物为和NaClO，最终产物为、NaC1、，进行配平，可得出化学方程式，故答案为：。

②当时，可能是NaClO投入过多会将氨氮氧化为或等物质，未能从溶液中除去，使得总氮去除率随的增大而降低。故答案为：有部分被氧化成或。

（4）①B电极发生还原反应，转化为。

②62mg的物质的量为0.001mol，根据B电极的电极反应式可知转移，生成，A极的电极反应式为，转移，生成0.005mol H+，H+由电解池的左边移向右边，最终，因此。故答案为：；10。