Question

7．研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于消除對(duì)環(huán)境的污染有重要意義．升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的速率卻隨著溫度的升高而減小．某化學(xué)小組為研究該特殊現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因，查閱資料知2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的反應(yīng)歷程分兩步：
①2NO（g）?N₂O₂（g）（快） v_1正=k_1正c²（NO）    v_1逆=k_1逆c（N₂O₂）△H₁＜0
②N₂O₂（g）+O₂（g）?2NO₂（g）（慢） v_2正=k_2正c（N₂O₂）c（O₂）   v_2逆=k_2逆c²（NO₂）△H₂＜0
請(qǐng)回答下列問題：
（1）反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=kJ•mol^-1（用含△H△H₁+△H₂₁和△H₂的式子表示）．一定溫度下，反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)寫出用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{k}_{1正}•{k}_{2正}}{{k}_{1逆}•{k}_{2逆}}$，升高溫度，K值減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”）．
（2）決定2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）速率的是反應(yīng)②，反應(yīng)①的活化能E₁與反應(yīng)②的活化能E₂的大小關(guān)系為E₁＜E₂（填“＞”、“＜”或“=”）．根據(jù)速率方程分析，升高溫度該反應(yīng)速率減小的原因是c．


a．k_2正增大，c（N₂O₂）增大b．k_2正減小，c（N₂O₂）減小
c．k_2正增大，c（N₂O₂）減小d．k_2正減小，c（N₂O₂）增大
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到v_2正～[O₂]的關(guān)系可用如圖1表示．當(dāng)x點(diǎn)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為a（填字母）．
（3）工業(yè)上可用氨水作為NO₂的吸收劑，NO₂通入氨水發(fā)生的反應(yīng)：2NO₂+2NH₃•H₂O=NH₄NO₃+NH₄NO₂+H₂O．若反應(yīng)后的溶液滴入甲基橙呈紅色，則反應(yīng)后溶液中c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）+c（NO₂^-）（填“＞”“＜”或“=”）．工業(yè)上也可用電解法處理氮氧化物的污染．電解池如圖2所示，陰陽(yáng)電極間是新型固體氧化物陶瓷，在一定條件下可傳導(dǎo)O^2-．該電解池陰極的電極反應(yīng)式是2NO_x+4xe^-=N₂+2xO^2-．陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體N的化學(xué)式是O₂．

Answer 1

分析 （1）①2NO（g）?N₂O₂（g）；②N₂O₂（g）+O₂（g）?2NO₂（g），而目標(biāo)反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=①+②，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$，由反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，所以v_1正=v_1逆、v_2正=v_2逆，所以v_1正×v_2正=v_1逆×v_2逆，而正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡常數(shù)減小，由此分析解答；
（2）因?yàn)闆Q定2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）速率的是反應(yīng)②，所以反應(yīng)①的活化能E₁遠(yuǎn)小于反應(yīng)②的活化能E₂；決定反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，而溫度越高k_2正增大，反應(yīng)速率加快，二氧化二氮的濃度減少，導(dǎo)致兩者的積減��；v_2正升高到某一溫度時(shí)v_2正減小，平衡逆向移動(dòng)，氧氣的濃度增大，由此分析解答；
（3）根據(jù)電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），而甲基橙呈紅色，說明溶液呈酸性c（H⁺）＞c（OH^-），所以c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）+c（NO₂^-），O^2-在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而氮的氧化物在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，由此分析解答．

解答 解：（1））①2NO（g）?N₂O₂（g）；②N₂O₂（g）+O₂（g）?2NO₂（g），而目標(biāo)反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=①+②=△H₁+△H₂，由反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，所以v_1正=v_1逆、v_2正=v_2逆，所以v_1正×v_2正=v_1逆×v_2逆，即k_1正c²（NO）×k_2正c（N₂O₂）c（O₂）=k_1逆c（N₂O₂）×k_2逆c²（NO₂），則是K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{{k}_{1正}•{k}_{2正}}{{k}_{1逆}•{k}_{2逆}}$，而正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡常數(shù)減小，故答案為：△H₁+△H₂；$\frac{{k}_{1正}•{k}_{2正}}{{k}_{1逆}•{k}_{2逆}}$；減�。�
（2）因?yàn)闆Q定2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）速率的是反應(yīng)②，所以反應(yīng)①的活化能E₁遠(yuǎn)小于反應(yīng)②的活化能E₂；決定反應(yīng)速率的是反應(yīng)②，而溫度越高k_2正增大，反應(yīng)速率加快，二氧化二氮的濃度減少，導(dǎo)致兩者的積減小；v_2正升高到某一溫度時(shí)v_2正減小，平衡逆向移動(dòng)，氧氣的濃度增大，所以反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為a，故答案為：＜；c；a；
（3）根據(jù)電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），而甲基橙呈紅色，說明溶液呈酸性c（H⁺）＞c（OH^-），所以c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）+c（NO₂^-），O^2-在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，所以氣體N為O₂，而氮的氧化物在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)�，陰極的電極反應(yīng)式：2NO_x+4xe^-=N₂+2xO^2-，故答案為：＜；2NO_x+4xe^-=N₂+2xO^2-；O₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的影響因素，電解質(zhì)溶液和電極反應(yīng)式的書寫，題目綜合性較強(qiáng)，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力、以及對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．