Question

6．研究氮氧化物的反應機理，對于消除對環(huán)境的污染有重要意義．升高溫度絕大多數(shù)的化學反應速率增大，但是2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的速率卻隨著溫度的升高而減小．查閱資料知
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的反應歷程分兩步：
①2NO（g）?N₂O₂（g）（快） v_1正=k_1正c²（NO）    v_1逆=k_1逆c（N₂O₂）△H₁＜0
②N₂O₂（g）+O₂（g）?2NO₂（g）（慢） v_2正=k_2正c（N₂O₂）c（O₂）   v_2逆=k_2逆c²（NO₂）△H₂＜0
請回答下列問題：
（1）反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=△H₁+△H₂（用含△H₁和△H₂的式子表示）．一定溫度下，反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）達到平衡狀態(tài)，請寫出用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{K}_{1正}{K}_{2正}}{{K}_{1逆}{K}_{2逆}}$，升高溫度，K值減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”）．
（2）決定2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）速率的是反應②，反應①的活化能E₁與反應②的活化能E₂的大小關系為E₁＜E₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
由實驗數(shù)據得到v_2正～c（O₂）的關系可用圖1表示．當x點升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳�的點為a（填字母）．
（3）工業(yè)上可用氨水作為NO₂的吸收劑，NO₂通入氨水發(fā)生的反應：2NO₂+2NH₃•H₂O=NH₄NO₃+NH₄NO₂+H₂O．若反應后的溶液滴入甲基橙呈紅色，則反應后溶液呈酸性，且c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）+c（NO₂^-）（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）工業(yè)上也可用電解法處理氮氧化物（用NO_X表示）的污染．電解池如圖2所示，陰陽電極間是新型固體氧化物陶瓷，在一定條件下可傳導O^2-．該電解池陰極的電極反應式是2NO_x+4xe^-=N₂+2xO^2-．陽極產生的氣體N的化學式是O₂．
（5）某溫度時，亞硝酸銀AgNO₂的 Ksp=9.0×10^-4、Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，當向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀（即SO₄^2-濃度等于1.0×10^-5 mol•L^-1）時，c（NO₂^-）=4.5×10^-4mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）①2NO（g）?N₂O₂（g）；②N₂O₂（g）+O₂（g）?2NO₂（g），而目標反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=①+②，平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，由反應達平衡狀態(tài)，所以v_1正=v_1逆、v_2正=v_2逆，所以v_1正×v_2正=v_1逆×v_2逆，而正反應是放熱反應，所以升高溫度，平衡常數(shù)減小，由此分析解答；
（2）因為決定2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）速率的是反應②，所以反應①的活化能E₁遠小于反應②的活化能E₂；決定反應速率的是反應②，而溫度越高k_2正增大，反應速率加快，二氧化二氮的濃度減少，導致兩者的積減��；v_2正升高到某一溫度時v_2正減小，平衡逆向移動，氧氣的濃度增大，由此分析解答；
（3）根據電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），而甲基橙呈紅色，說明溶液呈酸性c（H⁺）＞c（OH^-），所以c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）+c（NO₂^-）；
（4）O^2-在陽極發(fā)生氧化反應，而氮的氧化物在陰極發(fā)生還原反應，由此分析解答；
（5）根據沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp進行計算．

解答 解：（1））①2NO（g）?N₂O₂（g）；②N₂O₂（g）+O₂（g）?2NO₂（g），而目標反應2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）的△H=①+②=△H₁+△H₂，由反應達平衡狀態(tài)，所以v_1正=v_1逆、v_2正=v_2逆，所以v_1正×v_2正=v_1逆×v_2逆，即k_1正c²（NO）×k_2正c（N₂O₂）c（O₂）=k_1逆c（N₂O₂）×k_2逆c²（NO₂），則是K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$=$\frac{{K}_{1正}{K}_{2正}}{{K}_{1逆}{K}_{2逆}}$，而正反應是放熱反應，所以升高溫度，平衡常數(shù)減小，
故答案為：△H₁+△H₂；$\frac{{K}_{1正}{K}_{2正}}{{K}_{1逆}{K}_{2逆}}$；減��；
（2）因為決定2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）速率的是反應②，所以反應①的活化能E₁遠小于反應②的活化能E₂；決定反應速率的是反應②，而溫度越高k_2正增大，反應速率加快，二氧化二氮的濃度減少，導致兩者的積減�。籿_2正升高到某一溫度時v_2正減小，平衡逆向移動，氧氣的濃度增大，所以反應重新達到平衡，則變?yōu)橄鄳�的點為a，故答案為：＜；a；
（3）根據電荷守恒c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-）+c（NO₂^-）+c（OH^-），而甲基橙呈紅色，說明溶液呈酸性，c（H⁺）＞c（OH^-），所以c（NH₄⁺）＜c（NO₃^-）+c（NO₂^-），
故答案為：酸；＜；
（4）O^2-在陽極發(fā)生氧化反應生成氧氣，所以氣體N為O₂，而氮的氧化物在陰極發(fā)生還原反應生成氮氣，陰極的電極反應式：2NO_x+4xe^-=N₂+2xO^2-，
故答案為：2NO_x+4xe^-=N₂+2xO^2-；O₂；
（5）當向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀，根據Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，此時銀離子濃度=$\sqrt{\frac{4.0×1{0}^{-5}}{1.0×1{0}^{-5}}}$=2.0，
c（NO₂^-）=$\frac{9.0×1{0}^{-4}}{2.0}$=4.5×10^-4 mol•L^-1，故答案為：4.5×10^-4 mol•L^-1．

點評 本題涉及蓋斯定律的應用、化學平衡的有關計算，電極反應式的書寫知識，注意知識的綜合應用是關鍵，難度中等．