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氮氧化物的排放對環(huán)境造成很大的污染,研究氮氧化物的轉(zhuǎn)化機(jī)理對我們制定保護(hù)環(huán)境的策略有著重大意義。某科研團(tuán)隊在進(jìn)行低溫下消除氮氧化物的機(jī)理研究時,發(fā)現(xiàn)NO在轉(zhuǎn)化過程中存在以下核心歷程:
①e*+NO→N+O+e-ΔH1<0
②NO+N→O+N2 ΔH2>0
③NO+O→NO2 ΔH3<0
(1)當(dāng)反應(yīng)溫度為2.4K時,反應(yīng)最終產(chǎn)物中c(N2)=7c(NO2),若使最終反應(yīng)產(chǎn)物中
c
N
2
c
N
O
2
<7,則溫度T應(yīng)該
小于
小于
-270.6℃。(填“大于”或“小于”)
(2)工業(yè)上對于電廠煙氣中的氨氧化物進(jìn)行脫硝處理時,通常采用以下反應(yīng)原理:4NH3+5O2?4NO+6H2O;4NH3+4NO+O2?4N2+6H2O,當(dāng)溫度為373℃,壓強(qiáng)為p0情況下,在1L密閉的容器中,通入1molNH3、1molNO、1molO2達(dá)到平衡后測定O2轉(zhuǎn)化率為60%,體系中n(N2):n(O2)=1:1,此時容器中氣體總壓=
1.07
1.07
p0(保留3位有效數(shù)字),此時NH3轉(zhuǎn)化率為
80%
80%
。
(3)101kPa條件下,不同溫度,在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)?4N2(g)+6H2O(g)ΔH<0,隨著投料比不同,NO平衡轉(zhuǎn)化率變化圖象如圖所示,圖中T1
T2(填“>”,“<”或“=”),NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是
發(fā)生了反應(yīng)4NH3+5O2?4NO+6H2O
發(fā)生了反應(yīng)4NH3+5O2?4NO+6H2O
。
菁優(yōu)網(wǎng)
(4)科學(xué)家想利用甲烷和氨氧化物設(shè)計一款電池,既能提高能源利用率,又能擺脫氮氧化物的污染,反應(yīng)原理:CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ?mol-1,酸性介質(zhì)下,該電池正極的電極反應(yīng)式為
4H++2NO+4e-═N2+2H2O
4H++2NO+4e-═N2+2H2O
。
(5)已知基元反應(yīng)mA+nB
k
P的速率方程可表示為:v=kcm(A)?cn(B)(k為速率常數(shù),下同)。碰撞理論研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)并不是經(jīng)過簡單的碰撞就能完成,往往需經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才反應(yīng)過程能實現(xiàn)。用O2氧化N2生成NO的反應(yīng)O2+N2=2NO實際上經(jīng)過兩步基元反應(yīng)完成的:
O2
k
1
k
2
2O(快)
2O+(N2
k
3
2NO(慢)
已知快反應(yīng)近似平衡態(tài)。若在溫度為T℃下,c(O2)=amol?L-1,c(N2)=bmol?L-1。寫出T℃下O2+N2=2NO反應(yīng)的速率方程:v=
k
1
k
3
ab
k
2
k
1
k
3
ab
k
2
(用含k1、k2、k3、a、b的代數(shù)式表示)。

【答案】小于;1.07;80%;<;發(fā)生了反應(yīng)4NH3+5O2?4NO+6H2O;4H++2NO+4e-═N2+2H2O;
k
1
k
3
ab
k
2
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:40引用:2難度:0.4
相似題
  • 1.工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破。其合成原理為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0,△S<0。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)下列關(guān)于工業(yè)合成氨的說法正確的是
     
    。
    A.因為△H<0,所以該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
    B.因為△S<0,所以該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行
    C.在高溫下進(jìn)行是為了提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
    D.生產(chǎn)中在考慮動力和設(shè)備材料承受能力的前提下,壓強(qiáng)越大轉(zhuǎn)化率越大
    (2)在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng),下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
     
    。
    A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2
    B.N2百分含量保持不變
    C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
    D.混合氣體的密度保持不變
    (3)工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如圖1。
    請用平衡移動原理來解釋在流程中及時分離出氨氣和循環(huán)使用氣體的原因
     
    。
    (4)某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對工業(yè)合成氨反應(yīng)的影響。實驗結(jié)果如圖2所示。(圖中T表示溫度)
    ①圖象中T2和T1的關(guān)系是:T1
     
    T2。(填“>,<或=”,下同)
    ②a、b、c、d四點所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2 的轉(zhuǎn)化率最高的是
     
    。(填字母)
    (5)恒溫下,往一個4L的密閉容器中充入2mol N2和5.2mol H2,反應(yīng)過程中對NH3的濃度進(jìn)行檢測,得到的數(shù)據(jù)如表所示。
    時間/min 5 10 15 20 25 30
    c(NH3)/mol?L-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
    ①10min時用N2表示的平均反應(yīng)速率為
     
    mol/(L?min)-1,此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
     
    。
    ②若維持容器體積不變,溫度不變,往原平衡體系中加入N2、H2和NH3各4mol,化學(xué)平衡將向反應(yīng)方向移動
     
    。(填“正”或“逆”)
    ③已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)  △H=-92kJ/mol
    N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+181kJ/mol
    2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ/mol
    寫出氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的熱化學(xué)方程式
     
    。

    發(fā)布:2024/11/2 8:0:1組卷:72引用:1難度:0.4
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.硝酸工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈產(chǎn)業(yè),工業(yè)制硝酸通常是如下過程:
    步驟一:氮氣與氫氣合成氨氣;步驟二:氨氣的催化氧化;步驟三:NO的氧化再水化.
    請回答下列問題:
    (1)對于N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H1kJ/mol,滿足如圖1象:
    ①根據(jù)圖△H1
     
    0,T3
     
    T4.(填“>”“<”“=”)
    ②若溫度為T1且容積為2L的密閉容器下中,發(fā)生合成氨的反應(yīng),起始時通入2mol的N2和6mol的H2,10分鐘達(dá)到平衡狀態(tài),此時NH3的體積分?jǐn)?shù)為60%.則0到10min內(nèi)用H2表示化學(xué)反應(yīng)速率為
     
    mol/(L?min),N2的轉(zhuǎn)化率為
     
    ,反應(yīng)開始和平衡狀態(tài)體系的壓強(qiáng)之比等于
     
    .T1溫度下平衡常數(shù)K≈
     
    ,若升高溫度K值
     
    .(填“增大”“減小”“不變”)
    ③若第②小問中反應(yīng)體系達(dá)到平衡后,再通入1mol N2和3mol H2,則H2轉(zhuǎn)化率
     
    .(填“增大”“減小”“不變”)
    ④若恒定溫度為T1,容積為2L,則若開始通入2mol N2和2mol H2和2mol的NH3則反應(yīng)開始時V
     
    V(填“>”“<”“=”),達(dá)到新的平衡狀態(tài)后,再通入2mol N2,則N2的轉(zhuǎn)化率
     
    .(填“升高”、“降低”或者“不變”)
    ⑤對于合成氨的體系中,既可以增大反應(yīng)速率又可以提高H2的轉(zhuǎn)化率的措施有
     
    .(填兩點即可)
    (2)已知:
    化學(xué)鍵 N≡N H-H N-H
    鍵能/kJ/mol a b c
    則△H1=
     
    kJ/mol,問題(1)第②小問中能量變化為
     
    kJ.
    (3)已知:
    ①N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H1kJ/mol
    ②4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(l)△H2kJ/mol
    ③4NO(g)+3O2(g)+2H2O(g)═4HNO3(aq)△H3kJ/mol
    則N2(g)+3H2(g)+4O2(g)═2HNO3(aq)+2H2O(l)△H=
     
    kJ/mol(用a、b、c、△H2和△H3表示)

    發(fā)布:2024/11/2 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.1
  • 3.硝酸是一種重要的化工原料,完成下列填空:
    Ⅰ.工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下:
    (1)以N2和H2為原料合成氨氣。反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)+Q。
    (2)下列措施可以提高H2的轉(zhuǎn)化率的是(填選項序號)
     
    。
    a.選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br />b.增大壓強(qiáng)
    c.及時分離生成的NH3
    d.升高溫度
    (3)一定溫度下,在密閉容器中充入1molN2和3molH2發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定,達(dá)到平衡狀態(tài)時,氣體的總物質(zhì)的量是原來的
    15
    16
    ,則N2的轉(zhuǎn)化率α1=
     
    ;若容器壓強(qiáng)恒定,達(dá)到平衡狀態(tài)時,N2的轉(zhuǎn)化率為α2,則α2
     
    α1 (填“>”、“<”或“=”)。
    Ⅱ.以氨氣、空氣為主要原料制硝酸。
    (4)氨氣催化氧化的催化劑是
     
    ;氨氣也可以在純氧中燃燒生成無毒、無污染的產(chǎn)物,其燃燒方程式為
     

    (5)在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)-Q。該反應(yīng)的反應(yīng)速率(v)隨時間(t)變化的關(guān)系如圖所示。若t2、t4時刻只改變一個條件,下列說法正確的是(填選項序號)
     
    。
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    a.在t1~t2時,可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
    b.在t2時,采取的措施可以是升高溫度
    c.在t3~t4時,可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
    d.在t5時,容器內(nèi)NO2的體積分?jǐn)?shù)是整個過程中的最大值
    Ⅲ.硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣。
    (6)催化還原法:催化劑存在時用H2將NO2還原為N2。
    已知:2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+483.6kJ
    N2(g)+2O2(g)→2NO2 (g)+67.7kJ
    則H2還原NO2生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是
     
    。
    (7)堿液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。若9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol,則反應(yīng)的離子方程式是
     
    。

    發(fā)布:2024/11/2 8:0:1組卷:8引用:1難度:0.5
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