Question

【题目】研究氮氧化物的反应机理，对于消除对环境的污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：

①2NO(g)N2O2(g)(快)；v1正=k1正c2(NO)；v1逆=k1逆c(N2O2)H1<0

②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)；v2正=k2正c(N2O2)c(O2)；v2逆=k2逆c2(NO2)H2<0

请回答下列问题：

（1）反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的H= (用含H1和H2的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K= ，升高温度，K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

（2）决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1 E2(填“>”、“<”或“=”)。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是 。

A．k2正增大，c(N2O2)增大

B．k2正减小，c(N2O2)减小

C．k2正增大，c(N2O2)减小

D．k2正减小，c(N2O2)增大

由实验数据得到v2正~[O2]的关系可用右图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为 (填字母)。

（3）工业上可用氨水作为NO2的吸收剂，NO2通入氨水发生的反应：2NO2+2NH3·H2O=NH4NO3+NH4NO2+H2O。若反应后的溶液滴入甲基橙呈红色，则反应后溶液中c(NH4+) c(NO3-)+c(NO2-)(填“>”“<”或“=”)。工业上也可用电解法处理氮氧化物的污染。电解池如图所示，阴阳电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可传导O2-。

该电解池阴极的电极反应式是 。阳极产生的气体N的化学式是 。

Answer 1

【答案】

（1）△H1+△H2；；减小；

（2）＜；c；a；

（3）＜；2NOx+4xe-=N2+2xO2-；O2。

【解析】

试题分析：（1）①2NO(g)N2O2(g)；②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)，而目标反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的△H=①+②=△H1+△H2，由反应达平衡状态，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正×v2正=v1逆×v2逆，即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)c(O2)=k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2)，则是K==，而正反应是放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，故答案为：△H1+△H2；；减小；

（2）因为决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，所以反应①的活化能E1远小于反应②的活化能E2；决定反应速率的是反应②，而温度越高k2正增大，反应速率加快，二氧化二氮的浓度减少，导致两者的积减小；v2正升高到某一温度时v2正减小，平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以反应重新达到平衡，则变为相应的点为a，故答案为：＜；c；a；

（3）根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(NO3-)+c(NO2-)+c(OH-)，而甲基橙呈红色，说明溶液呈酸性c(H+)＞c(OH-)，所以c(NH4+)＜c(NO3-)+c(NO2-)，O2-在阳极发生氧化反应生成氧气，所以气体N为O2，而氮的氧化物在阴极发生还原反应生成氮气，阴极的电极反应式：2NOx+4xe-=N2+2xO2-，故答案为：＜；2NOx+4xe-=N2+2xO2-；O2。