Question

【題目】汽車尾氣中含有上百種化合物，污染物中以NO為主。請回答下列與NO相關的問題：

（1）汽車發動機工作時燃料燃燒會使氮氣轉化為NO。

已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+akJ·mol-1。NO中氮氧鍵鍵能為b kJ·mol-1、O=O鍵能為 c kJ·mol-1。

計算N_N的鍵能為____________kJ·mol-1（用含a、b、c的代數式表示）。

（2）NO和CO在一定溫度和催化劑的條件下可發生反應：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-538 kJ·mol-1。

一定溫度下，向體積為2L的密閉容器中充入一定量的NO和CO，發生上述反應。反應過程中測定的部分數據見下表：

時間/min	n(NO)/mol	n(CO)/mol	n(N2)/mol	n(CO2)/mol
0	0.100	0.200	0	0
4			0.020
6				0.050
8			0.025

①反應在0~4 min內的平均速率v(CO)=_____________。

②下列敘述中，能說明反應已達到平衡的是____________。

a．NO的消耗速率和CO2的生成速率相等 b．容器內的壓強不再變化

c．混合氣體的密度不再變化 d．N2的百分含量不再變化

③計算該溫度下的平衝常數K=____________。

④8min時，其他條件不變，向該反應容器中再通入0.05molNO和0.100CO，重新達到平衡時混合氣體中N2的百分含量將____________（填“減小”、“增大”或“不變” ）。

（3）工業上采用電解NO的方法制備NH4NO3，其工作原理如圖。X、Y皆為Pt電極，為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充NH3。

①Y電極上的電極反應式為_______________________________。

②若X電極上有11.2L（已換算成標準狀況）NO發生反應，則生成NH4NO3的質量為____________g。

Answer 1

【答案】 (2b +a-c) 0.005mol·L-1.min-1 b d 2.2 L/mol 增大 NO -3e-+ 2H2O == NO3-+ 4H+ 66.7g

【解析】（1）根據NO、O2分子中化學鍵的鍵能分別是bkJmol-1、ckJmol-1以及反應N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+akJmol-1，可設N2分子中化學鍵的鍵能為X，則有：xkJmol-1+ckJmol-1-2b=akJmol-1，得：X=(a+2b-c)kJmol-1；

（2）①反應在0~4 min內的平均速率v(CO)=2v(N2)=2×=0.005mol·L-1.min-1；

②a．NO的消耗速率和CO2的生成速率均為正反應速率，無法判斷平衡狀態，故a錯誤；b．容器體積不變，混合氣體的物質的量不確定，現壓強不再變化說明總物質的量一定，是平衡狀態，故b正確；c．質量和體積始終不變，混合氣體的密度始終不變，無法判斷是平衡狀態，故c錯誤；d．N2的百分含量不再變化，量一定，是平衡狀態，故d正確；答案為bd；

③反應進行到6min時CO2的物質的量為0.05mol，此時N2的物質的量為0.025mol，與8min時N2的物質的量相同，即6min時反應達到平衡，平衡狀態中NO的物質的量為0.100mol-0.050mol=0.050mol、CO的物質的量為0.200mol-0.050mol=0.150mol，該溫度下的平衝常數K==2.2；

④8min時，其他條件不變，向該反應容器中再通入0.05molNO和0.100CO，平衡正向移動，重新達到平衡時混合氣體中N2的百分含量將增大；

（3）①電解NO制備NH4NO3，由圖可知陽極Y發生的反應為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+；

②陰極X極反應為：NO+5e-+6H+=NH4++H2O，陽極Y發生的反應為NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，從兩極反應可看出，要使得失電子守恒，陽極產生的NO3-的物質的量大于陰極產生的NH4+的物質的量，總反應方程式為：8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，當補充氨氣，最終全部生成硝酸銨，即8NO+7H2O+2NH35NH4NO3，當X電極上有11.2L即0.5molNO發生反應，根據電子守恒可知陽極發生反應的NO的物質的量為0.5mol×=mol，實際參加反應的NO的物質的量為（0.5+）mol=mol，生成NH4NO3的物質的量為0.5mol×，質量為mol××80g/mol=66.7g。