Question

【題目】氮的化合物是造成大氣污染的主要物質(zhì)。研究氮的化合物的反應(yīng)機理對于消除環(huán)境污染有重要意義。

（1）NO在空氣中存在如下反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H，上述反應(yīng)分兩步完成，其反應(yīng)歷程如圖所示：回答下列問題：

①寫出反應(yīng)I的熱化學(xué)方程式___。

②對于總反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，對該反應(yīng)體系升高溫度發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率反而變慢，其原因可能是__(反應(yīng)未使用催化劑)。

（2）用焦炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒溫條件下，1molNO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，測得平衡時NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：

①A、B兩點的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)___Kc(B)(填“<”“>”或“=”)

②A、B、C三點中NO2的轉(zhuǎn)化率最低的是___(填“A”“B”或“C”)點。

③計算C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp(C)=___(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算)

（3）電化學(xué)氣敏傳感器可以監(jiān)測空氣環(huán)境中NH3的含量，原理如圖所示。負極的電極反應(yīng)為___，假設(shè)有16.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氨氣進入傳感器參與反應(yīng)，另一極需要通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為___。

Answer 1

【答案】2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 溫度升高后反應(yīng)I平衡逆向移動，導(dǎo)致N2O2濃度減小，溫度升高對反應(yīng)Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ速度變慢，最終總反應(yīng)速率變慢 = B點 4Mpa 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 12.6L

【解析】

（1）①根據(jù)能量關(guān)系圖，反應(yīng)I為放熱反應(yīng)，熱化學(xué)方程式2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 。故答案為：2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 ；

②反應(yīng)I和反應(yīng)Ⅱ中，反應(yīng)I是快反應(yīng)，會快速建立平衡狀態(tài)，而反應(yīng)Ⅱ是慢反應(yīng)。決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應(yīng)速率的是反應(yīng)Ⅱ，對于總反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，對該反應(yīng)體系升高溫度發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)速率反而變慢，其原因可能是：溫度升高后反應(yīng)I平衡逆向移動，導(dǎo)致N2O2濃度減小，溫度升高對反應(yīng)Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ速度變慢，最終總反應(yīng)速率變慢(反應(yīng)未使用催化劑)。故答案為：溫度升高后反應(yīng)I平衡逆向移動，導(dǎo)致N2O2濃度減小，溫度升高對反應(yīng)Ⅱ的影響弱于N2O2濃度減小的影響，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ速度變慢，最終總反應(yīng)速率變慢；

（2）①A、B兩點的溫度相同，平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，A、B兩點的濃度平衡常數(shù)關(guān)系：Kc(A)=Kc(B)，故答案為：=；

②2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)是個氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強平衡逆向移動，A、B、C三點中NO2的轉(zhuǎn)化率最低的是B點。故答案為：B；

③1mol NO2和足量C發(fā)生該反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)二氧化氮x，列三段式：

從圖知C點時NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度相同，則1-x=x，解得x=0.5，則平衡時總的物質(zhì)的量為1.25mol，計算C點時該反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp(C)= =4Mpa，故答案為：4Mpa；

（3）原電池中，負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖可知，為氨氣生成氮氣，電極反應(yīng)式為：2NH3-6e－+6OH－=N2+6H2O；正極的反應(yīng)為：O2+4e－+H2O=4OH－，逸出氨氣16.8L，參與反應(yīng)氨氣為0.75mol，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.25mol，則氧氣為×2.25mol=0.5625mol，故通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下02的體積為0.5625mol×22.4L·mol－1=12.6L；

故答案為：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；12.6L。