Question

【題目】氮氧化物是評價空氣質量的控制標準之一，作為空氣污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。

（1）下列關于氮氧化物有關敘述不正確的是:_______（填序號）

①對人體及動物有毒害作用;②造成土壤污染；③一氧化氮可結合血紅蛋白造成人體缺氧；④是形成酸雨、酸霧的主要原因之一; ⑤增高大氣溫度；⑥與碳氫化合物形成光化學煙霧;⑦參與臭氧層的破壞；⑧一氧化氮分子作為一種傳遞神經信息的 信使分子 ，在使血管擴張，免疫，增強記憶力

（2）用CH4催化還原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH＝-1160kJ·mol-1

2NO2(g)+N2(g) 4NO(g) ΔH＝+293 kJ·mol-1

則該條件下，CH4催化還原NO2消除污染的熱化學方程式為_______________。

（3）T1℃時，在剛性反應器中以投料比為1:3的NO(g)與O2(g)反應，其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示[t＝∞時，NO(g)完全反應]。

t/min	0	40	80	160	260	700	∞
p/kPa	32.8	30.7	29.9	29.4	29.2	28.8	26.9

①NO(g)與O2(g)合成的反應速率v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)，t＝42 min時，測得體系中p(O2)＝22.4 kPa，則此時的v＝_________kPa·min-1（計算結果保留1位小數）。

②若降低反應溫度至T2℃，則NO(g)與O2(g)完全反應后體系壓強p∞(T2℃)_________（填“大于”“等于”或“小于”）26.9kPa，原因是___________________________________。

③T1℃時，反應N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常數Kp＝___kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數，是指平衡時體系中生成氣體壓強冪之積與反應物氣體壓強冪之積的比值。計算結果保留3位小數）。

(4)鈰元素(Ce)是鑭系金屬中自然豐度最高的一種,常見有+3、+4兩種價態(tài)。霧霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2－、NO3－（兩者物質的量之比為1:1)�？刹捎秒娊夥▽⑸鲜鑫�收液中的NO2-轉化為無毒物質,同時再生Ce4+,其原理如圖所示。

①Ce4+從電解槽的_____(填字母代號)口流出。

②寫出陰極的電極反應式：______________。

Answer 1

【答案】②⑤ CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH＝-867 kJ·mol-1 ①13.6 ②小于 溫度降低，體積不變，總壓強降低，NO2二聚為放熱反應，溫度降低，平衡右移，體系中氣體物質的量減少，總壓強降低 ③0.085 ①a ②2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O

【解析】

（1）根據氮氧化物的組成和性質判斷；

（2）根據蓋斯定律計算；

（3）①根據公式計算速率；

②NO2二聚為放熱反應，溫度降低，平衡右移；

③T1℃時，反應N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常數Kp＝P2(NO2)/P(N2O4)；

（4）①采用電解法將NO2－轉化為無毒物質，同時再生Ce4＋，過程中Ce化合價升高，為失電子反應，電解池中陽極處的反應為失電子反應；

②電解池陰極發(fā)生的反應為物質得到電子，發(fā)生還原反應，根據裝置圖，H＋到陰極參加反應，電解將NO2－轉化為無毒物質，可判斷為N2，據此寫出電極反應；

（1）①氮氧化物有毒，對人體及動物有毒害作用，故正確；

②氮氧化物在空氣中遇水易形成酸，造成大氣污染，故錯誤；

③一氧化氮可結合血紅蛋白，使血紅蛋白失去攜氧能力，造成人體缺氧，故正確；

④氮氧化物在空氣中遇水易形成酸，是形成酸雨、酸霧的主要原因之一，故正確；

⑤氮氧化物沒有溫室效應，不會增高大氣溫度，故錯誤；

⑥氮氧化物與碳氫化合物形成光化學煙霧，故正確；

⑦氮氧化物能與臭氧反應，參與臭氧層的破壞，故正確；

⑧一氧化氮分子作為一種傳遞神經信息的信使分子，在使血管擴張，免疫，增強記憶力，這是NO的用途之一，故正確。

故選②⑤。

（2）已知：①CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH＝-1160kJ·mol-1

②2NO2(g)+N2(g) 4NO(g) ΔH＝+293 kJ·mol-1

根據蓋斯定律計算：①+②得 CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH＝-867 kJ·mol-1 ；

（3）①T1℃時，在剛性反應器中以投料比為1:3的NO(g)與O2(g)反應，p(NO)=32.8kPa×1/4=8.2kPa，p(O2)=32.8kPa×3/4=24.6kPa

2NO + O2= 2NO2

P始/kPa 8.2 24.6

P變/kPa 4.4 2.2 4.4

P末/kPa 3.8 22.4 4.4

NO(g)與O2(g)合成的反應速率v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)，t＝42 min時，測得體系中p(O2)＝22.4 kPa，則此時的v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)=4.2×10-2×3.82×22.4(kPa·min-1)=13.6(kPa·min-1)；

②若降低反應溫度至T2℃，則NO(g)與O2(g)完全反應后體系壓強p∞(T2℃)小于26.9kPa，原因是溫度降低，體積不變，總壓強降低，NO2二聚為放熱反應，溫度降低，平衡右移，體系中氣體物質的量減少，總壓強降低。

③T1℃時，反應N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常數Kp＝P2(NO2)/P(N2O4)；

假設NO全部轉化為NO2，則P(NO2)=8.2kpa，P(O2)=20.5kpa，設平衡時P(N2O4)=x，

N2O4(g) 2NO2

P始/kPa 0 8.2

P變/kPa x 2x

P平/kPa x 8.2-2x

x+ 8.2-2x+20.5=26.9

x=1.8

p總=26.9

平衡常數Kp＝P2(NO2)/P(N2O4)=(8.2-2×1.8)2/（1.8）=11.75

本題發(fā)生的反應是： 2NO2 N2O4(g)，故Kp＝1/11.75kPa=0.085kpa；

（4）①采用電解法將NO2－轉化為無毒物質，同時再生Ce4＋，過程中Ce化合價升高，為失電子反應，電解池中陽極處的反應為失電子反應，根據裝置圖，左側為陽極室，所以Ce4＋從電解槽的a處流出；

②電解池陰極發(fā)生的反應為物質得到電子，發(fā)生還原反應，根據裝置圖，H＋到陰極參加反應，電解將NO2－轉化為無毒物質，可判斷為N2，則陰極的電極反應式：2NO2－+8H＋+6e－=N2↑+4H2O。