Question

【題目】請(qǐng)根據(jù)以下信息回答有關(guān)問(wèn)題：

I．NOx是汽車(chē)尾氣的主要污染物之一。

（1）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng)，其能量變化示意圖如下：

該反應(yīng)的△H=________________________。

（2）科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在紫外線(xiàn)照射下TiO2會(huì)使空氣中的某些分子產(chǎn)生活性基團(tuán)OH，并且活性基團(tuán)OH可與NO2、NO發(fā)生反應(yīng)生成硝酸和水。根據(jù)左下圖示，請(qǐng)寫(xiě)出OH與NO反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________。

（3）電解法可將工業(yè)廢氣中含有的NO2消除。原理是先將NO2轉(zhuǎn)化為N2O4，然后電解得到N2O5 （常溫下為無(wú)色固體，常做綠色硝化劑）。電解原理如右上圖所示，該電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式是___________。

Ⅱ為研究哈伯法合成氨反應(yīng)，T℃時(shí)，在容積為2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，反應(yīng)如下：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，若25min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)如下圖中甲、乙、丙。回答下列問(wèn)題：

（1）0-25min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(H2)為_________。

（2）T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________ （用最簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)表達(dá)）。

（3）T℃時(shí)，若起始充入8mol N2和24 mol H2，則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時(shí)，表示c( H2)在右圖中相應(yīng)的點(diǎn)為_____（填字母）。

Answer 1

【答案】 +(a+ b-2c)kJ/mol NO+3OH =HNO3+H2O N2O4 +2HNO3-2e-=2N2O5+2H+ 0.12 moI/(L·min) B

【解析】I．熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H= +(a+ b-2c)kJ/mol。（2）活性基團(tuán)OH可與NO2、NO發(fā)生反應(yīng)生成硝酸和水：NO+3OH =HNO3+H2O；（3）電解法可將工業(yè)廢氣中含有的NO2消除。原理是先將NO2轉(zhuǎn)化為N2O4，然后電解得到N2O5 ，在陽(yáng)極N2O4失電子生成N2O5，電極反應(yīng)式是：N2O4 +2HNO3-2e-=2N2O5+2H+ 。Ⅱ、根據(jù)濃度變化圖，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃度變小的是反應(yīng)物，濃度變大的是生成物，在相同時(shí)間內(nèi)，濃度下降的大的反應(yīng)物，其化學(xué)計(jì)量數(shù)也大，則甲圖線(xiàn)是H2濃度變化圖，0-25min內(nèi)，即△t=25min，H2的濃度變化為△c（H2）=6mol·L－1-3mol·L－1=3mol·L－1，則反應(yīng)的平均速率v（H2）=△c(H2)/△t=0.12mol/（L·min）；反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）2NH3（g），T℃時(shí)，在容積為2L恒容容器中通入4mol N2和12mol H2，根據(jù)濃度變化圖象，平衡時(shí)，c（N2）=1mol·L－1，c（H2）=3mol·L－1，c（NH3）=2mol·L－1，反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c2(NH3)/c3(H2)c(N2)=(2mol·L－1)2/(3mol·L－1)3×(1mol·L－1)= L2·mol－2；（3）溫度不變，平常數(shù)不變，反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）為氣體數(shù)減少的反應(yīng)，加壓則化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有助于反應(yīng)正向進(jìn)行，原平衡起始時(shí)充入4mol N2和12mol H2，若起始充入8molN2和24molH2，相當(dāng)于對(duì)原平衡加壓，則反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，若平衡不發(fā)生移動(dòng)，則平衡時(shí)c（H2）應(yīng)為原來(lái)的兩倍6mol·L－1，加壓有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，則平衡時(shí)c（H2）＜6mol·L－1，平衡時(shí)c（NH3）＞4mol·L－1，而c（H2）＞c（NH3）＞4mol·L－1，據(jù)此判斷，H2平衡時(shí)的濃度為B點(diǎn)。