Question

【題目】氮氧化物是目前造成大氣污染的主要氣體。NO在空氣中存在如下反應：

（1）上述反應分兩步完成，其中第一步反應①如下，寫出第二步反應②的熱化學方程式（其反應的焓變

△H2用含△H、△H1的式子來表示）：

①

②________。

（2）在某溫度下的一密閉容器中充人一定量的N02發生上述反應，測得NO2的濃度隨時間的變化曲線如下圖所示，前5秒內O2的平均生成速率為 mol．L-1．s-l，該條件下反應：2NO+O22NO2的化學平衡常數數值為 ，平衡后某時刻，升高反應體系的溫度，建立新平衡狀態后，測的混合氣體的平均相對分子質量小于原平衡狀態，則：2NO（g）+O2 （g）2NO2 （g）△H （填“>”或“<”）0。

（3）2NO（g）+O2（g）2NO2 （g）的兩步反應中，反應①的反應速率數值較大，是一個快反應，會快速建立平衡狀態，而反應②是一個慢反應，則決定反應2NO（g）+O2 （g）2NO2 （g）反應速率的是反應________（填“①”或“②”）；對（2）中反應體系升高溫度的過程中，發現2NO（g）+O2 （g） 2NO2 （g）的反應速率變慢，結合該反應的兩步反應過程分析可能的原因： （反應未使用催化劑）。

（4）若（2）中反應體系，反應開始時使用催化劑，請在（2）的圖中畫出該反應體系反應進程可能的曲線。

（5）電解法處理氮氧化物是目前大氣污染治理的一個新思路。其原理是將NO．在電解池中分解成無污染的N2和02除去，如圖所示，，兩電極間是固體氧化物電解質，在一定條件下可自由傳導O2-。則電解池陰極的電極反應式為_____________

Answer 1

【答案】（1）N2O2（g）＋O2（g）=2NO2（g）△H2=△H－△H1；（2）0．001；100；<；（3）決定總反應速率的是反應②，溫度升高后反應①向左移動，造成N2O2的濃度減小，溫度升高對于反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導致反應②的速率變慢；

（4）；

（5）2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－。

【解析】

試題分析：（1）總式減去①，得出N2O2（g）＋O2（g）=2NO2（g）△H2=△H－△H1；（2）根據化學反應速率的定義，v（NO2）=（0．04－0．03）/5mol/（L·s）=0．002mol/（L·s），根據反應速率之比等于化學計量數之比，即v（O2）=v（NO2）/2=0．001mol/（L·s），2NO2（g）2NO（g）＋O2（g），K=c2（NO）×c（O2）/c2（NO2）=0．022×0．01/0．022=0．01，2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），此時的平衡常數=1·K－1=100；升高溫度，平均摩爾質量減少，說明平衡向逆反應方向進行，根據勒夏特列原理，正反應方向為放熱反應，即△H<0；（3）根據信息，反應②是一個慢反應，決定反應速率是慢反應，即反應②溫度升高后反應①向左移動，造成N2O2的濃度減小，溫度升高對于反應②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導致反應②的速率變慢；（4）使用催化劑，加快反應速率，對化學平衡無影響，因此圖像是：

（5）陰極上得到電子化合價降低，根據裝置圖，NOx在陰極上得電子，根據電解原理，陰離子向陽極移動，即陰極上產生O2－，因此陰極電極反應式為2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－。