Question

【题目】请根据以下信息回答有关问题：

I．NOx是汽车尾气的主要污染物之一。

（1）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

该反应的△H=________________________。

（2）科学家通过实验发现，在紫外线照射下TiO2会使空气中的某些分子产生活性基团OH，并且活性基团OH可与NO2、NO发生反应生成硝酸和水。根据左下图示，请写出OH与NO反应的化学方程式______________________________________。

（3）电解法可将工业废气中含有的NO2消除。原理是先将NO2转化为N2O4，然后电解得到N2O5 （常温下为无色固体，常做绿色硝化剂）。电解原理如右上图所示，该电解池中生成N2O5的电极反应式是___________。

Ⅱ为研究哈伯法合成氨反应，T℃时，在容积为2 L恒容容器中通入4 mol N2和12mol H2，反应如下：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，若25min时反应达到平衡，各物质浓度随时间变化曲线如下图中甲、乙、丙。回答下列问题：

（1）0-25min内，反应的平均速率v(H2)为_________。

（2）T℃时，该反应的平衡常数K=_____________ （用最简分数表达）。

（3）T℃时，若起始充入8mol N2和24 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c( H2)在右图中相应的点为_____（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．热化学反应方程式为：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H= +(a+ b-2c)kJ/mol。（2）活性基团OH可与NO2、NO发生反应生成硝酸和水：NO+3OH =HNO3+H2O；（3）电解法可将工业废气中含有的NO2消除。原理是先将NO2转化为N2O4，然后电解得到N2O5 ，在阳极N2O4失电子生成N2O5，电极反应式是：N2O4 +2HNO3-2e-=2N2O5+2H+ 。Ⅱ、根据浓度变化图，随着反应的进行，浓度变小的是反应物，浓度变大的是生成物，在相同时间内，浓度下降的大的反应物，其化学计量数也大，则甲图线是H2浓度变化图，0-25min内，即△t=25min，H2的浓度变化为△c（H2）=6mol·L－1-3mol·L－1=3mol·L－1，则反应的平均速率v（H2）=△c(H2)/△t=0.12mol/（L·min）；反应为N2（g）+3H2（g）2NH3（g），T℃时，在容积为2L恒容容器中通入4mol N2和12mol H2，根据浓度变化图象，平衡时，c（N2）=1mol·L－1，c（H2）=3mol·L－1，c（NH3）=2mol·L－1，反应的平衡常数为K=c2(NH3)/c3(H2)c(N2)=(2mol·L－1)2/(3mol·L－1)3×(1mol·L－1)= L2·mol－2；（3）温度不变，平常数不变，反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）为气体数减少的反应，加压则化学平衡向正反应方向移动，有助于反应正向进行，原平衡起始时充入4mol N2和12mol H2，若起始充入8molN2和24molH2，相当于对原平衡加压，则反应向正反应方向进行，若平衡不发生移动，则平衡时c（H2）应为原来的两倍6mol·L－1，加压有利于反应正向进行，则平衡时c（H2）＜6mol·L－1，平衡时c（NH3）＞4mol·L－1，而c（H2）＞c（NH3）＞4mol·L－1，据此判断，H2平衡时的浓度为B点。