Question

【題目】科學家們致力于消除氮氧化物對大氣的污染。回答下列問題：

(1)NO在空氣中存在如下反應：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH，該反應共有兩步第一步反應為2NO(g)N2O2(g) ΔH1＜0；請寫出第二步反應的熱化學方程式（ΔH2用含ΔH、ΔH1的式子來表示）：_______________________________________。

(2)溫度為T1時，在兩個容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發生反應：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，容器I中5min達到平衡。相關數據如表所示：

容器編號	物質的起始濃度(mol/L)			物質的平衡濃度(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在反應的起始階段向_____(“正反應”、“逆反應”、“達平衡”)方向進行。

②達到平衡時，容器I與容器Ⅱ中的總壓強之比為___________

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×物質的量分數)有如下關系：υ(NO2)=k1·p2(NO2)，υ(N2O4)=k2·P(N2O4)，相應的速率與其分壓關系如圖所示。一定溫度下，k1、k2與平衡常數kp(壓力平衡常數，用平衡分壓代替平衡濃度計算)間關系是k1=______；在上圖標出點中，指出能表示反應達到平衡狀態的點是_____，理由是______________。

(4)可用NH3去除 NO，其反應原理4NH3+6NO=5N2+6H2O。不同溫度條件下，n(NH3)：n(NO)的物質的量之比分別為 4：1、3：1、1：3時，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點到B點經過0.8 s，該時間段內NO的脫除速率為_______mg/(m3·s)。

②曲線b對應NH3與NO的物質的量之比是_____。

(5)還可用間接電解法除NO。其原理如圖所示：

①從A口中出來的物質的是__________________。

②寫出電解池陰極的電極反應式_______________。

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

(2)①對于反應2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，反應溫度為T1，反應開始時c(NO2)=0.6 mol/L，c(NO)=c(O2)=0，反應達到平衡時c(O2)=0.2 mol/L，則根據物質轉化關系可知，平衡時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，該溫度下化學反應的平衡常數K==0.8，對于容器Ⅱ中進行的上述反應，在開始時刻濃度商Qc=≈0.56＜0.8，則反應向正反應方向進行；

②對于反應Ⅱ，由于NO與O2按照2：1關系發生改變，根據給出的物質的濃度，可認為其等效開始狀態為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，反應在1L容器中進行，所以氣體的濃度和為氣體的物質的量的和，對于容器I，開始時氣體的物質的量n(總)I=0.6 mol，容器Ⅱ開始時氣體的物質的量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的量與壓強呈正比，所以達到平衡時，容器I與容器II中的總壓強之比小于1，故合理選項是c；

(3)反應達到平衡時v正=v逆，v正=k1p2(NO2)，v逆=k2p(N2O4)，若反應達到平衡，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，根據圖象，B、D所對應的速率剛好為1：2的關系，所以B、D為平衡點；

(4)①曲線a中NO的起始濃度為6×10-4 mgm-3，A點的脫除率為55%，B點的脫除率為75%，從A點到B點經過0.8 s，該時間段內NO的脫除速率V==1.5×10-4 mg/(m3s)；

②NH3與NO的物質的量的比值越大，NO的脫除率越大，則物質的量之比分別為4：1、3：1、1：3時，對應的曲線為a、b、c，即曲線b對應的物質的量之比是3：1；

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

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

③根據圖示，吸收池中S2O42-和NO是反應物，N2和HSO3-是生成物，則根據電子守恒、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-。