Question

【题目】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。

雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物(NOx)是形成雾霾天气的重要因素。

（1）已知①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-392.5 kJ·mol-1

③2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1

请写出NO与CO反应的热化学方程式___________________________。

（2）用活性炭还原法可以消除NO 的污染，发生的反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。1molNO 和足量的活性炭在T℃、容积恒定为2L的密闭容器中反应，经过5min反应达到平衡，测得NO的物质的量为 0.4mol。

①从反应开始到5min,用氮气表示的平均反应速率为_________。达到平衡后，向容器中再通入0.1molNO气体和0.3molCO2气体，则此平衡将_________(填“正向移动”“不移动”或“逆向移动”)。

②能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是_________(填标号)。

a．NO和N2的体积比保持不变

b．单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2

c．恒温恒容条件下，反应体系的压强不再发生改变

d．恒容条件下，混合气体的平均相对分子质量不变

（3）N2O4 与NO2之间存在反应，N2O4(g)2NO2(B) △H=QkJ·mol-1。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[a(N2O4)] 随温度变化如图所示。

如图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强P0为220kPa，该温度下反应的平衡常数Kp=_________ (小数点后保留两位数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

（4）硝酸银溶液和连二次硝酸钠溶液混合，可以得到黄色的连二次硝酸银沉淀，向该分散系中滴加硫酸钠溶液，当白色沉淀和黄色沉淀共存时，分散系中C（NO22-）/C（SO42-）

=_________。【己知Ksp(Ag2N2O2)=4.2×10-9，Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5】

（5）用石墨为电极，利用如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-，则阴极的电极反应式是____________________________。

Answer 1

【答案】 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-745.5kJ·mol-1 0.03mol/L.min) 逆向移动 ad 234.67Kpa 3.0×10-4 NO+6H++5e-=NH4++H2O

【解析】（1）①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+181.5 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-392.5kJ·mol-1③2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221 kJ·mol-1

依据盖斯定律计算②×2-①-②得到热化学方程式 2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H=-745.5kJmol-1 ，正确答案：NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H=-745.5kJmol-1

（2） C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
开始（mol/L） 0.50 0 0
反应（mol/L） 0.30 0.15 0.15

3min（mol/L） 0.20 0.15 0.15
V（N2）=0.15mol·L-1/5min=0.03 mol·L-1min-1，从反应开始到5min用氮气表示的平均反应速率为V（N2）=0.03mol/L.min；

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
开始（mol/L） 0.50 00
转化（mol/L） 0.30 0.15 0.15

平衡（mol/L） 0.20 0.15 0.15
原平衡的平衡常数K=C（N2）C（CO2）/C2（NO）=0.15×0.15/（0.2）2=0.5625

向容器中再通入0.1molNO气体和0.3molCO2气体，

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
开始（mol/L） 0.250 0.150.3
Qc= C（N2）C（CO2）/C2（NO）=0.15×0.3/（0.25）2=0.72＞K,平衡逆向移动；

②根据反应方程式C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，当NO与N2的体积比不再改变，即组成的各组分不再改变，达化学平衡状态，所以a可以；生成2nmolNO，不管是否达化学平衡状态都一定消耗nmolCO2，所以b不可以作为平衡状态判断的依据，b错误；根据方程式可知，反应前后气体的体积不变，所以压强始终不改变，压强不可以作为判断平衡的依据，c错误；反应前后气体的物质的量不变，但气体的总质量在改变，平均相对分子质量=m总/n总，当气体总质量不再改变，说明混合气体中各组分不再改变，总质量不变，物质的量一定，即平均摩尔质量不变，相对分子质量不变，所以d可以作为是否达平衡状态的判断依据，d正确，正确答案是ad；

（3） 假设起始的N2O41mol

N2O4(g)2NO2

开始（mol） 1 0
转化（mol） 0.4 0.8

平衡（mol） 0.6 0.8
n（总）=1.4mol，，所以P（总压）=1.4mol×P0=308Kpa，根据题干提供的信息：分压=总压×物质的量分数，所以分压P（N2O4）=132KPa，P（NO2）=176KPa，K=生成物分压幂之积/反应物分压幂之积=［P（NO2）/P0］2/［P（N2O4）/P0］=234.67KPa；

（4）根据题干信息：当两种沉淀共存时，有：C（N2O22-）/C（SO42-）=［C2（Ag+）C（N2O22-）］/［C2（Ag+）C（SO42-）］= Ksp(Ag2N2O2) /Ksp(Ag2SO4)= 3.0×10-4,所以C（N2O22-）/C（SO42-）= 3.0×10-4；

（5）根据图示，NO得到电子生成NH4+，在阴极发生还原反应，所以阴极的电极反应式：NO+6H++5e-=NH4++H2O。