Question

（16分）NO和NO₂是常見的氮氧化物，研究它們的綜合利用有重要意義。
（1）氮氧化物產生的環境問題有          （填一種）。
（2）氧化—還原法消除氮氧化物的轉化如下：
①反應Ⅰ為：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂（標準狀況）時，轉移電子的物質的量是       mol。
②反應Ⅱ中，當n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2時，反應的化學方程式是      。
（3）硝化法是一種古老的生產硫酸的方法，同時實現了氮氧化物的循環轉化，主要反應為：
NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol^－1
①已知：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－196.6 kJ·mol^－1
寫出NO和O₂反應生成NO₂的熱化學方程式                  。
②一定溫度下，向2 L恒容密閉容器中充入NO₂和SO₂各1 mol，5min達到平衡，此時容器中NO 和NO₂的濃度之比為3∶1，則NO₂的平衡轉化率是      。
③上述反應達平衡后，其它條件不變時，再往容器中同時充入
NO₂、SO₂、SO₃、NO各1mol，平衡 （填序號）。
A．向正反應方向移動
B．向逆反應方向移動
C．不移動
（4）某化學興趣小組構想將NO轉化為HNO₃，裝置如圖，電極為多孔惰性材料。則負極的電極反應式是            。

Answer 1

（1）產生光化學煙霧或形成酸雨（1分） （2）①1（2分）
②6NO₂＋4CO(NH₂)₂＝7N₂＋8H₂O＋4CO₂（3分）
（3）①2NO(g)+O₂(g) ＝ 2NO₂(g) △H＝－113.0 kJ·mol^－1（3分） ②75%（2分）③Ａ（2分）
（4）NO－3e^－＋2H₂O＝NO₃^－＋4H⁺（3分）

解析試題分析：（1）氮氧化物產生的環境問題有產生光化學煙霧或形成酸雨等。
（2）①根據反應NO＋O₃＝NO₂＋O₂可知，每生成生成1mol氧氣，反應中氮元素的化合價就從＋2價升高到＋4價，失去2個電子，則11.2 L O₂（標準狀況）即0.5mol氧氣時，轉移電子的物質的量是1mol。
②反應ⅡNO₂中氮元素的化合價是+4價，而尿素中氮元素的化合價是－3價，當n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2時，根據電子得失守恒可知，氮原子均轉化為氮氣，則根據原子守恒可知，其余產物是水和CO₂，所以反應的化學方程式是6NO₂＋4CO(NH₂)₂＝7N₂＋8H₂O＋4CO₂。
（3）①已知：反應2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－196.6 kJ·mol^－1、NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol^－1，則根據蓋斯定律可知前者減去后者乘以2即得到2NO(g)+O₂(g) ＝ 2NO₂(g)，則△H＝－196.6 kJ·mol^－1+41.8 kJ·mol^－1×2＝－113.0 kJ·mol^－1。
②            NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g)
起始量（mol） 1         1       0       0
轉化量（mol） x        x        x        x
平衡量（mol）1－x    1－x       x        x
則根據容器中NO 和NO₂的濃度之比為3∶1可知x:(1-x)＝3∶1
解得x＝0.75
所以NO₂的平衡轉化率是75%
③反應前后體積不變，則可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，則根據②可知，該溫度下反應的平衡常數K＝ ＝9。若其它條件不變時，再往容器中同時充入NO₂、SO₂、SO₃、NO各1mol，則此時 ＝1.96＜9，所以反應向正反應方向進行，答案選A。
（4）原電池中負極失去電子，發生氧化反應，因此NO在負極通入，氧氣在正極通入。電解質溶液顯酸性，因此負極電極反應式為NO－3e^－＋2H₂O＝NO₃^－＋4H⁺。
考點：考查氧化還原反應計算、熱化學方程式、平衡狀態的計算以及影響因素、燃料電池應用等