Question

【題目】過量排放含氮物質會污染大氣或水體，研究氮及其化合物的性質及轉化，對降低含氮物質的污染有著重大的意義。

Ⅰ．對NO與O2反應的研究。

（1）已知氮氧化物轉化過程中的焓的變化如下圖所示，寫出 NO轉化為NO2的熱化學方程式__________。

（2）2NO+O22NO2的平衡常數表達式K=_______。其他條件不變，利用分子捕獲器適當減少反應容器中NO2的含量，平衡常數K將_____（填“增大”、“減小”或“不變” ）。

（3）已知：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0。在一定條件下，將2 mol NO和1 mol O2通入恒容密閉容器中進行反應，在不同溫度下，測得平衡時體系中NO、O2、NO2的物質的量與溫度的關系如下圖所示。

①曲線c代表________的物質的量與溫度的關系，x點對應的O2的轉化率為________。

②根據上圖可推測_________________。

A．2NO+O22NO2的平衡常數：x點﹥y點

B．y點時2NO+O22NO2的反應速率：υ（正）﹤υ（逆）

C．400~1200℃時，隨著溫度升高，N2O4體積分數不斷增大

D．x點對應的NO的物質的量分數為4/11

Ⅱ．對廢水中過量氨氮轉化的研究。

廢水中過量的氨氮(NH3和NH4+)會導致水體富營養化。某科研小組用NaClO氧化法處理氨氮廢水，將其轉化為無污染物質，不同進水pH對氨氮去除率的影響如圖所示。

已知：�。�HClO的氧化性比NaClO強；

ⅱ．NH3比NH4+更易被氧化。

（4）pH＝1.25時，NaClO與NH4+反應生成N2等無污染物質，該反應的離子方程式______。

（5）進水pH為1.25～6.00范圍內，氨氮去除率隨pH升高發生圖中變化的原因是_______。

Answer 1

【答案】2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1 不變 NO2 60% AD 3HClO + 2NH4+ = N2↑ + 3Cl－+ 3H2O + 5H＋(或3ClO－+ 2NH4+ = N2↑ ＋3Cl－+ 3H2O + 2H＋) pH＜2.6時，隨著pH升高，NaClO含量增大，氧化性能降低，導致氨氮去除率下降；pH在2.6~6之間時，隨著pH升高，氨氮廢水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化

【解析】

（1）依據能量轉化圖的數據作答；

（2）平衡常數是指反應達到平衡時，各生成物平衡濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物平衡濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；平衡常數只和溫度有關；

（3）①依據升高溫度對反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的影響作答；依據x點的NO平衡時的物質的量，找出反應的氧氣的物質的量，根據轉化率公式求得結論；

②A. 反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)為放熱反應，則隨著溫度的升高，反應的平衡常數減��；

B. 圖中任何一點是平衡時的物質的物質的量；

C. 2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，依據溫度對平衡的影響作答；

D. 列出三段式，求出NO的物質的量分數；

Ⅱ．（4）依據氧化還原反應規律作答；

（5）依據給定的已知信息分析。

（1）從轉化過程的焓的變化情況可知，2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -（180 kJ·mol-1-68 kJ·mol-1）=-112kJ·mol-1，故答案為：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1；

（2）2NO+O22NO2的平衡常數表達式K=；化學反應平衡常數只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關，因此其他條件不變，利用分子捕獲器適當減少反應容器中NO2的含量，平衡常數K將不變；

（3）①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H= -112kJ·mol-1，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則NO2的物質的量隨溫度的升高而減小，NO和O2的物質的量隨溫度的升高而增大，從圖中可以看出，曲線c代表NO2的物質的量與溫度的關系；曲線a代表NO的物質的量與溫度的關系，x點處NO平衡時的物質的量為0.8mol，則轉化的NO的物質的量為2mol-0.8mol=1.2mol，轉化的O2的物質的量為×1.2mol=0.6mol，則轉化率為×100%=60%；

②A. 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)為放熱反應，隨著溫度的升高，反應的平衡常數減小，從圖中可以看出，Tx<Ty，則平衡常數比較：x點﹥y點，A項正確；

B. 圖中任何一點是平衡時的物質的物質的量，則υ（正）=υ（逆），B項錯誤；

C.2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，則升高溫度，平衡向逆反應方向移動，N2O4的體積分數降低，C項錯誤；

D. x點NO、NO2平衡時的物質的量均為0.8mol，列出三段式如下：

2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)

起始量（mol） 2 1 0

轉化量（mol） 1.2 0.6 1.2

平衡量（mol） 0.8 0.4 0.8

2NO2(g)N2O4(g)

起始量（mol）1.2 0

轉化量（mol）0.4 0.2

平衡量（mol）0.8 0.2

則對應的NO的物質的量分數為=，D項正確；

故答案選AD；

Ⅱ．（4）pH＝1.25時，NaClO氧化NH4+反應生成N2等無污染物質，自身還原為氯離子，3HClO + 2NH4+ = N2↑ + 3Cl－+ 3H2O + 5H＋(或3ClO－+ 2NH4+ = N2↑ ＋3Cl－+ 3H2O + 2H＋)；

（5）根據已知i，pH＜2.6時，隨著pH升高，NaClO含量增大，氧化性能降低，導致氨氮去除率下降；根據已知ii，pH在2.6~6之間時，隨著pH升高，氨氮廢水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化，所以進水pH為1.25～6.00范圍內，氨氮去除率隨pH升高發生圖中變化。