Question

【題目】科學(xué)家們致力于消除氮氧化物對(duì)大氣的污染。回答下列問(wèn)題：

(1)NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH，該反應(yīng)共有兩步第一步反應(yīng)為2NO(g)N2O2(g) ΔH1＜0；請(qǐng)寫(xiě)出第二步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（ΔH2用含ΔH、ΔH1的式子來(lái)表示）：_______________________________________。

(2)溫度為T1時(shí)，在兩個(gè)容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，容器I中5min達(dá)到平衡。相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

容器編號(hào)	物質(zhì)的起始濃度(mol/L)			物質(zhì)的平衡濃度(mol/L)
	c(NO2)	c(NO)	c(O2)	c(O2)
I	0.6	0	0	0.2
Ⅱ	0.3	0.5	0.2

①容器Ⅱ在反應(yīng)的起始階段向_____(“正反應(yīng)”、“逆反應(yīng)”、“達(dá)平衡”)方向進(jìn)行。

②達(dá)到平衡時(shí)，容器I與容器Ⅱ中的總壓強(qiáng)之比為___________

a. ＞1 b. =1 c. ＜1

(3)NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，在一定條件下NO2與N2O4的消耗速率與各自的分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))有如下關(guān)系：υ(NO2)=k1·p2(NO2)，υ(N2O4)=k2·P(N2O4)，相應(yīng)的速率與其分壓關(guān)系如圖所示。一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)kp(壓力平衡常數(shù)，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)間關(guān)系是k1=______；在上圖標(biāo)出點(diǎn)中，指出能表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)是_____，理由是______________。

(4)可用NH3去除 NO，其反應(yīng)原理4NH3+6NO=5N2+6H2O。不同溫度條件下，n(NH3)：n(NO)的物質(zhì)的量之比分別為 4：1、3：1、1：3時(shí)，得到NO脫除率曲線如圖所示：

①曲線a中，NO的起始濃度為6×10-4 mg·m-3，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8 s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為_______mg/(m3·s)。

②曲線b對(duì)應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是_____。

(5)還可用間接電解法除NO。其原理如圖所示：

①?gòu)?/span>A口中出來(lái)的物質(zhì)的是__________________。

②寫(xiě)出電解池陰極的電極反應(yīng)式_______________。

③用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理__________________。

Answer 1

【答案】N2O2(g)+O22NO2(g) △H2=△H-△H1 正反應(yīng) c 2k2·Kp B、D N2O4與NO2的消耗速率滿足條件v(NO2)=2v(N2O4) 1.5×10-4 3：1 O2和較濃的硫酸 2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

【解析】

(1)①2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH，第一步反應(yīng)為②2NO(g)N2O2(g) ΔH1＜0，則第二步反應(yīng)為①-②，整理可得N2O2(g) +O2(g)2NO2(g) ΔH2=ΔH-ΔH1；

(2)①對(duì)于反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，反應(yīng)溫度為T1，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)c(NO2)=0.6 mol/L，c(NO)=c(O2)=0，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)c(O2)=0.2 mol/L，則根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，平衡時(shí)c(NO2)=0.6 mol/L-2×0.2 mol/L=0.2 mol/L，c(NO)= 2×0.2 mol/L=0.4 mol/L，該溫度下化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K==0.8，對(duì)于容器Ⅱ中進(jìn)行的上述反應(yīng)，在開(kāi)始時(shí)刻濃度商Qc=≈0.56＜0.8，則反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；

②對(duì)于反應(yīng)Ⅱ，由于NO與O2按照2：1關(guān)系發(fā)生改變，根據(jù)給出的物質(zhì)的濃度，可認(rèn)為其等效開(kāi)始狀態(tài)為c(O2)=0，c(NO)=(0.5-0.2×2) mol/L=0.1 mol/L，c(NO2)=(0.3+0.2×2) mol/L=0.7 mol/L，反應(yīng)在1L容器中進(jìn)行，所以氣體的濃度和為氣體的物質(zhì)的量的和，對(duì)于容器I，開(kāi)始時(shí)氣體的物質(zhì)的量n(總)I=0.6 mol，容器Ⅱ開(kāi)始時(shí)氣體的物質(zhì)的量n(總)II=0.7 mol+0.1 molspan>=0.8 mol＞0.6 mol，在相同外界條件下氣體的物質(zhì)的量與壓強(qiáng)呈正比，所以達(dá)到平衡時(shí)，容器I與容器II中的總壓強(qiáng)之比小于1，故合理選項(xiàng)是c；

(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正=v逆，v正=k1p2(NO2)，v逆=k2p(N2O4)，若反應(yīng)達(dá)到平衡，則v(NO2)正=2v(N2O4)逆，所以Kp=，所以k1=2k2Kp；滿足平衡條v(NO2)=2v(N2O4)，即為平衡點(diǎn)，根據(jù)圖象，B、D所對(duì)應(yīng)的速率剛好為1：2的關(guān)系，所以B、D為平衡點(diǎn)；

(4)①曲線a中NO的起始濃度為6×10-4 mgm-3，A點(diǎn)的脫除率為55%，B點(diǎn)的脫除率為75%，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8 s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率V==1.5×10-4 mg/(m3s)；

②NH3與NO的物質(zhì)的量的比值越大，NO的脫除率越大，則物質(zhì)的量之比分別為4：1、3：1、1：3時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲線為a、b、c，即曲線b對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量之比是3：1；

(5)①陽(yáng)極電解質(zhì)溶液為稀H2SO4，在陽(yáng)極，溶液中水電離產(chǎn)生的OH-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2H2O-2e-=O2↑+4H+，由于水不斷放電消耗，所以陽(yáng)極區(qū)H2SO4溶液濃度不斷增大，所以從A口中出來(lái)的物質(zhì)的是O2和較濃的硫酸；

②在電解池陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)圖可知是HSO3-在酸性條件下發(fā)生還原反應(yīng)，生成S2O42-，其電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；

③根據(jù)圖示，吸收池中S2O42-和NO是反應(yīng)物，N2和HSO3-是生成物，則根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得吸收池中除去NO的原理是2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。