Question

【題目】氮氧化物是目前造成大氣污染的主要?dú)怏w。NO在空氣中存在如下反應(yīng)：

（1）上述反應(yīng)分兩步完成，其中第一步反應(yīng)①如下，寫(xiě)出第二步反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式（其反應(yīng)的焓變

△H2用含△H、△H1的式子來(lái)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(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得NO2的濃度隨時(shí)間的變化曲線如下圖所示，前5秒內(nèi)O2的平均生成速率為 mol．L-1．s-l，該條件下反應(yīng)：2NO+O22NO2的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值為 ，平衡后某時(shí)刻，升高反應(yīng)體系的溫度，建立新平衡狀態(tài)后，測(cè)的混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量小于原平衡狀態(tài)，則：2NO（g）+O2 （g）2NO2 （g）△H （填“>”或“<”）0。

（3）2NO（g）+O2（g）2NO2 （g）的兩步反應(yīng)中，反應(yīng)①的反應(yīng)速率數(shù)值較大，是一個(gè)快反應(yīng)，會(huì)快速建立平衡狀態(tài)，而反應(yīng)②是一個(gè)慢反應(yīng)，則決定反應(yīng)2NO（g）+O2 （g）2NO2 （g）反應(yīng)速率的是反應(yīng)________（填“①”或“②”）；對(duì)（2）中反應(yīng)體系升高溫度的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)2NO（g）+O2 （g） 2NO2 （g）的反應(yīng)速率變慢，結(jié)合該反應(yīng)的兩步反應(yīng)過(guò)程分析可能的原因： （反應(yīng)未使用催化劑）。

（4）若（2）中反應(yīng)體系，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)使用催化劑，請(qǐng)?jiān)?/span>（2）的圖中畫(huà)出該反應(yīng)體系反應(yīng)進(jìn)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(gè)新思路。其原理是將NO．在電解池中分解成無(wú)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(zhì)，在一定條件下可自由傳導(dǎo)O2-。則電解池陰極的電極反應(yīng)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(yīng)速率的是反應(yīng)②，溫度升高后反應(yīng)①向左移動(dòng)，造成N2O2的濃度減小，溫度升高對(duì)于反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導(dǎo)致反應(yīng)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(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義，v（NO2）=（0．04－0．03）/5mol/（L·s）=0．002mol/（L·s），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)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(shí)的平衡常數(shù)=1·K－1=100；升高溫度，平均摩爾質(zhì)量減少，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即△H<0；（3）根據(jù)信息，反應(yīng)②是一個(gè)慢反應(yīng)，決定反應(yīng)速率是慢反應(yīng)，即反應(yīng)②溫度升高后反應(yīng)①向左移動(dòng)，造成N2O2的濃度減小，溫度升高對(duì)于反應(yīng)②的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導(dǎo)致反應(yīng)②的速率變慢；（4）使用催化劑，加快反應(yīng)速率，對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響，因此圖像是：

（5）陰極上得到電子化合價(jià)降低，根據(jù)裝置圖，NOx在陰極上得電子，根據(jù)電解原理，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，即陰極上產(chǎn)生O2－，因此陰極電極反應(yīng)式為2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－。