Question

【题目】消除尾气中的NO是环境科学研究的热点课题。

I.NO氧化机理

已知：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-110kJmol-1

T1℃时，将NO和O2按物质的量之比为2：1充入刚性反应容器中(忽略NO2与N2O4的转化)。

（1）下列可以作为反应已经到达平衡状态的判断依据的是____。

A.2v正(O2)=v逆(NO2)

B.NO与O2的物质的量之比为2：1

C.容器内混合气体的密度保持不变

D.K不变

E.容器内混合气体的颜色保持不变

（2）通过现代科学技术动态跟踪反应的进行情况，得到容器内混合气体的压强、平均摩尔质量随反应时间的变化曲线如图1图2所示。则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在T1℃时的平衡常数Kp=____。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=px(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。保持其它条件不变，仅改变反应温度为T2℃(T2＞T1)，在图2中画出容器内混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化趋势图_____。

II.NO的工业处理

（3）H2还原法：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH1

已知在标准状况下，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的焓变叫做标准摩尔生成焓。NO(g)和H2O(g)的标准摩尔生成焓分别为+90kJmol-1、-280kJmol-1。则ΔH1=____。

（4）O3-CaSO3联合处理法

NO可以先经O3氧化，再用CaSO3水悬浮液吸收生成的NO2，转化为HNO2。已知难溶物在溶液中并非绝对不溶，同样存在着一定程度的沉淀溶解平衡。在CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高SO32-对NO2的吸收速率，请用平衡移动原理解释其主要原因____。

（5）电化学处理法

工业上以多孔石墨为惰性电极，稀硝酸铵溶液为电解质溶液，将NO分别通入阴阳两极，通过电解可以得到浓的硝酸铵溶液。则电解时阳极发生的电极反应为____。

Answer 1

【答案】AE 0.08 -740kJmol-1 对于反应CaSO3(s)Ca2+(aq)+SO32-(aq)，加入Na2SO4溶液时，SO42-结合部分Ca2+，使其平衡向正反应方向移动，c(SO32-)增大，吸收NO2的速率增大 NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+

【解析】

I.（1）在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。其中，正反应速率与逆反应速率相等是化学平衡状态的实质，而反应物的浓度与生成物的浓度不再改变是化学平衡状态的表现。

A.当2v正(O2)=v逆(NO2)时，说明反应已达平衡态，故A正确；

B. NO与O2的物质的量之比为2：1时，不能说明该反应反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，故B错误；

C.根据质量守恒定律，容器内气体的质量恒定不变，则恒容容器内混合气体的密度始终保持不变，不能说明达到化学平衡状态，故C错误；

D.该反应中平衡常数K只与温度有关，则不能用K不变来判断化学平衡状态，故D错误；

E.容器内混合气体的颜色保持不变，则说明反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，即达到化学平衡状态，故E正确；

综上所述，答案为AE；

（2）设容器内二氧化氮与氧气分别为2mol、1mol，达平衡态时，氧气转化了xmol，则可列三段式为：

平衡时平均摩尔质量为36.8g/mol，则有，解得x=0.5，则NO、O2、NO2的物质的量分数分别为0.4、0.2、0.4，同温同体积，根据压强之比等于物质的量之比，有，代入x，解得a=62.5，根据平衡常数公式有；因为该反应为放热反应，升高温度时，反应速率会加快，平衡逆向移动，平均摩尔质量会减小，容器内混合气体的平均摩尔质量随反应时间的变化趋势图为，故答案为：0.08；；

（3）=生成物标准摩尔生成焓之和-反应物标准摩尔生成焓之和=-280kJmol-1×2-90kJmol-1×2=-740kJmol-1，故答案为：-740kJmol-1；

（4）相同条件下，硫酸钙的溶解度小于亚硫酸钙的溶解度，亚硫酸钙可转化为硫酸钙，对于反应CaSO3(s)Ca2+(aq)+SO32-(aq)，加入Na2SO4溶液时，SO42-结合部分Ca2+，使其平衡向正反应方向移动，c(SO32-)增大，吸收NO2的速率增大，故答案为：对于反应CaSO3(s)Ca2+(aq)+SO32-(aq)，加入Na2SO4溶液时，SO42-结合部分Ca2+，使其平衡向正反应方向移动，c(SO32-)增大，吸收NO2的速率增大；

（5）由电解原理可知，阳极发生氧化反应，则一氧化氮转化为硝酸根，其电极方程式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，故答案为：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+。