Question

【題目】請根據以下信息回答有關問題：

I．NOx是汽車尾氣的主要污染物之一。

（1）汽車發動機工作時會引發N2和O2反應，其能量變化示意圖如下：

該反應的△H=________________________。

（2）科學家通過實驗發現，在紫外線照射下TiO2會使空氣中的某些分子產生活性基團OH，并且活性基團OH可與NO2、NO發生反應生成硝酸和水。根據左下圖示，請寫出OH與NO反應的化學方程式______________________________________。

（3）電解法可將工業廢氣中含有的NO2消除。原理是先將NO2轉化為N2O4，然后電解得到N2O5 （常溫下為無色固體，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的電極反應式是___________。

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

（1）0-25min內，反應的平均速率v(H2)為_________。

（2）T℃時，該反應的平衡常數K=_____________ （用最簡分數表達）。

（3）T℃時，若起始充入8mol N2和24 mol H2，則反應剛達到平衡時，表示c( H2)在右圖中相應的點為_____（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．熱化學反應方程式為：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H= +(a+ b-2c)kJ/mol。（2）活性基團OH可與NO2、NO發生反應生成硝酸和水：NO+3OH =HNO3+H2O；（3）電解法可將工業廢氣中含有的NO2消除。原理是先將NO2轉化為N2O4，然后電解得到N2O5 ，在陽極N2O4失電子生成N2O5，電極反應式是：N2O4 +2HNO3-2e-=2N2O5+2H+ 。Ⅱ、根據濃度變化圖，隨著反應的進行，濃度變小的是反應物，濃度變大的是生成物，在相同時間內，濃度下降的大的反應物，其化學計量數也大，則甲圖線是H2濃度變化圖，0-25min內，即△t=25min，H2的濃度變化為△c（H2）=6mol·L－1-3mol·L－1=3mol·L－1，則反應的平均速率v（H2）=△c(H2)/△t=0.12mol/（L·min）；反應為N2（g）+3H2（g）2NH3（g），T℃時，在容積為2L恒容容器中通入4mol N2和12mol H2，根據濃度變化圖象，平衡時，c（N2）=1mol·L－1，c（H2）=3mol·L－1，c（NH3）=2mol·L－1，反應的平衡常數為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，平常數不變，反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g）為氣體數減少的反應，加壓則化學平衡向正反應方向移動，有助于反應正向進行，原平衡起始時充入4mol N2和12mol H2，若起始充入8molN2和24molH2，相當于對原平衡加壓，則反應向正反應方向進行，若平衡不發生移動，則平衡時c（H2）應為原來的兩倍6mol·L－1，加壓有利于反應正向進行，則平衡時c（H2）＜6mol·L－1，平衡時c（NH3）＞4mol·L－1，而c（H2）＞c（NH3）＞4mol·L－1，據此判斷，H2平衡時的濃度為B點。