Question

3．2014年全國各地都遭遇了“十面埋伏”，二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒是霧霾的主要組成成分，綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究內(nèi)容
（1）汽車尾氣中的NO（g）和CO（g）在一定溫度和催化劑的條件下可凈化
①已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下（鍵能指氣態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最小能量）

化學(xué)鍵	N=O	C≡O(shè)	C=O	N≡N
鍵能（kj/mol）	632	1072	750	946

汽車尾氣進(jìn)化中NO（g）和CO（g）發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-538kJ•mol^-1
②若上述反應(yīng)在絕熱、恒榮的密閉體系中進(jìn)行，并在t₁時(shí)到達(dá)平衡狀態(tài)，則下列示意圖不符合題意的是C（填選項(xiàng)序號(hào)）（圖中1ω、M、?、z分別表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)、混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量、正反應(yīng)速率）
（2）尾氣中的SO₂可先催化氧化生成SO₂，再合成硫酸，已知：
2SO${\;}_{{\;}_{2}}$（g）+O₂（g）$?_{高溫}^{催化劑}$2SO₂（g）△H=-196.0kj/mol
①在一定溫度的密閉容器中，SO₂的轉(zhuǎn)化率時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示，則A點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（SO₂）＜B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（SO₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）
②在某溫度時(shí)，向10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂和10.0mol O₂，反應(yīng)達(dá)到平衡，改變下列條件，再次達(dá)到平衡時(shí)，能使O₂的新平面濃度和原來平衡濃度相同的是BC（填選項(xiàng)序號(hào)）
A．在其他條件不變時(shí)，減少容器的容積
B．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，再充入2.0mol SO₂和5.0mol O₂
C．保持溫度和容器體積不變，再充入SO₂和SO₃，使之濃度擴(kuò)大為原來的兩倍
（3）用NH₃催化還原NO₂也可以消除氮氧化物的污染，反應(yīng)原理為：
NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）
對(duì)于氣體反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（p_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_b）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_p），則上述反應(yīng)的K的表達(dá)式為$\frac{{p}^{3}（{H}_{2}O）{p}^{2}（{N}_{2}）}{p（NO）p（N{O}_{2}）{p}^{2}（N{H}_{3}）}$
（4）以N₂O₄為原料采用電解法可制備新型綠色硝化劑N₂O₃，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，電解池中生成N₂O₃的電極反應(yīng)式為N₂O₄+2HNO₃-e^-=2N₂O₃+O₂↑+2H⁺
（5）尾氣中氫氧化物（NO和NO₂）可用尿素[CO（NH₂）₃]溶液除去，反應(yīng)生成對(duì)大氣無污染的氣體，1mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氫氧化物（假設(shè)NO、NO₂體積比為1：1）的質(zhì)量為76g．

Answer 1

分析 （1）①先寫出化學(xué)方程式2NO+2CO═N₂+2CO₂，然后根據(jù)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計(jì)算焓變，再根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算2molNO完全燃燒時(shí)放出的熱量，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)寫出熱化學(xué)方程式；
②A．到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
B．到達(dá)平衡后，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，氣體質(zhì)量不變，結(jié)合$\overline{M}$=$\frac{總質(zhì)量}{總物質(zhì)的量}$分析；
C．到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
（2）①圖象分析可知A點(diǎn)到B點(diǎn)二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，說明A點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，但隨反應(yīng)物濃度減小，正反應(yīng)速率減��；
②再次達(dá)到平衡時(shí)，能使O₂的新平面濃度和原來平衡濃度相同，平衡不變，依據(jù)改變條件和影響平衡的因素分析判斷選項(xiàng)；
（3）依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫方法書寫；
（4）由N₂O₄制取N₂O₅需要失去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成；
（5）根據(jù)題目信息寫出方程式，建立關(guān)系式，然后依據(jù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）①反應(yīng)為2NO+2CO═N₂+2CO₂，△H=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=2×632 kJ•mol^-1+2×1072 kJ•mol^-1-946 kJ•mol^-1-4×750 kJ•mol^-1=-538kJ•mol^-1，N₂H₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-538kJ•mol^-1，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-538kJ•mol^-1；
②A．NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故A正確，
B．該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，氣體質(zhì)量不變，平均摩爾質(zhì)量不變說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確，
C、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故C錯(cuò)誤；
故答案為：C．
（2）①一定溫度的密閉容器中，分析SO₂的轉(zhuǎn)化率時(shí)間的變化可知A點(diǎn)到B點(diǎn)二氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，說明A點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，反應(yīng)速率減小，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（SO₂）＜B點(diǎn)的正反應(yīng)速率v_正（SO₂），
故答案為：＜；
②在某溫度時(shí)，向10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂和10.0mol O₂，反應(yīng)達(dá)到平衡，改變下列條件，再次達(dá)到平衡時(shí)，能使O₂的新平面濃度和原來平衡濃度相同，分析選項(xiàng)可知
A．在其他條件不變時(shí)，減少容器的容積，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，體積減小氧氣濃度增大，故A錯(cuò)誤；
B．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，再充入2.0mol SO₂和5.0mol O₂，為保持壓強(qiáng)不變，體積增大，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，氧氣濃度不變，故B正確；
C．保持溫度和容器體積不變，溫度不變平衡常數(shù)不變，K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，再充入SO₂和SO₃，使之濃度擴(kuò)大為原來的兩倍，平衡常數(shù)不變，氧氣濃度不變，故C正確；
故答案為：BC．
（3）NO（g）+NO（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）
對(duì)于氣體反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（p_B）代替物質(zhì)的量濃度（c_b）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_p），則上述反應(yīng)的K的表達(dá)式為：
K_P=$\frac{{p}^{3}（{H}_{2}O）{p}^{2}（{N}_{2}）}{p（NO）p（N{O}_{2}）{p}^{2}（N{H}_{3}）}$，
故答案為：$\frac{{p}^{3}（{H}_{2}O）{p}^{2}（{N}_{2}）}{p（NO）p（N{O}_{2}）{p}^{2}（N{H}_{3}）}$；
（4）從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽極區(qū)生成，反應(yīng)式為N₂O₄+2HNO₃-e^-=2N₂O₃+O₂↑+2H⁺，
故答案為：N₂O₄+2HNO₃-e^-=2N₂O₃+O₂↑+2H⁺；
（5）由題目信息可知，NO、NO₂二者混合物與水反應(yīng)生成亞硝酸，反應(yīng)方程式為NO+NO₂+H₂O=2HNO₂；亞硝酸再與尿素反應(yīng)生成CO₂和N₂，反應(yīng)方程式為CO （NH₂）₂+2HNO₂=CO₂+2N₂+3H₂O．
 NO+NO₂ ～2HNO₂ ～CO（NH₂）₂
（30+46）g      1mol
1mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設(shè)NO、NO₂體積比為1：1）的質(zhì)量為76g，
故答案為：76；

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了熱化學(xué)方程式書寫，電極反應(yīng)，化學(xué)平衡移動(dòng)、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算分析判斷等，難度不大，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力．