17.氮的化合物應(yīng)用廣泛,但其對環(huán)境造成污染以及治理已成為科學家們的重要研究課題。
Ⅰ.笑氣(N2O)是一種危險化學品,有關(guān)笑氣反應(yīng)的兩個熱化學方程式如下:
ⅰ.2N2O(g)?2N2(g)+O2(g)ΔH=-164kJ?mol-1
ⅱ.N2O(g)+NO(g)?N2(g)+NO2(g)ΔH=-139kJ?mol-1
(1)寫出NO與O2反應(yīng)生成NO2的熱化學方程式
。
(2)NO與O2生成NO2的反應(yīng),分如下快慢兩步進行:
快反應(yīng):2NO(g)?(NO)2(g)ΔH1<0;
慢反應(yīng):(NO)2(g)+O2(g)?2NO2(g)ΔH2<0。
①決定總反應(yīng)速率的是
(填“快反應(yīng)”或“慢反應(yīng)”)。
②當加入的NO和O2的物質(zhì)的量不變,改變溫度和壓強,NO轉(zhuǎn)化50%時(未達平衡),所需的時間如右表所示。已知:NO和O2反應(yīng)生成NO2的速率方程為v=k?K?p2(NO)?p(O2)。k是速率常數(shù),隨溫度升高而增大,K是快反應(yīng)的平衡常數(shù)。
壓強/(×105Pa) |
溫度/℃ |
時間/s |
1 |
30 |
12.5 |
90 |
25.8 |
8 |
30 |
0.20 |
90 |
0.60 |
當壓強不變,升高溫度,總反應(yīng)速率
(填“加快”或“減慢”),理由是
。
Ⅱ.笑氣可直接催化分解,該過程發(fā)生的反應(yīng)如下:
?。?N
2O(g)?2N
2(g)+O
2(g)
ⅱ.2N
2O(g)?N
2(g)+2NO(g)
ⅲ.4N
2O(g)?3N
2(g)+2NO
2(g)
(3)某模擬廢氣的直接催化分解(廢氣中含N
2O、N
2、O
2、CO
2)。
①T
1℃時,將模擬廢氣(N
2O體積分數(shù)為35%)以5800m
3?h
-1的速度通過催化劑,測得N{O的轉(zhuǎn)化率為45%,則平均反應(yīng)速率v(N
2O)為
m
3?h
-1。欲提高N
2O的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施為適當升溫、使用更高效的催化劑、增大催化劑表面積或厚度、
。
②T
2℃和p kPa時,在恒壓密閉容器中進行實驗。各組分的相關(guān)數(shù)據(jù)如右表,該溫度下反應(yīng)ⅰ壓強平衡常數(shù)K
p=
kPa(保留到小數(shù)點后1位)。
物質(zhì) |
N2O |
N2 |
CO2 |
O2 |
NO2 |
NO |
投料/mol |
37 |
19 |
21 |
6.5 |
0 |
0 |
平衡/mol |
n(N2O) |
51 |
21 |
20 |
2 |
4 |
Ⅲ.經(jīng)測定某污水里NaNO
2含量為4.6%,科研人員研究發(fā)現(xiàn)可用右圖所示的裝置處理污水中的NaNO
2原理是利用Fe
2+把NO
2還原成N
2。
(4)陽極附近溶液中發(fā)生的離子方程式為
。
(5)在實驗室恰好完全處理3.0kg該NaNO
2污水,則理論上陰極區(qū)與陽極區(qū)溶液質(zhì)量變化的差為
g。