题目内容

(16分)NO和NO2是常见的氮氧化物,研究它们的综合利用有重要意义。
(1)氮氧化物产生的环境问题有          (填一种)。
(2)氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下:
①反应Ⅰ为:NO+O3=NO2+O2,生成11.2 L O2(标准状况)时,转移电子的物质的量是       mol。
②反应Ⅱ中,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,反应的化学方程式是      
(3)硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ·mol-1
①已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1
写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式                  
②一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol,5min达到平衡,此时容器中NO 和NO2的浓度之比为3∶1,则NO2的平衡转化率是      
③上述反应达平衡后,其它条件不变时,再往容器中同时充入
NO2、SO2、SO3、NO各1mol,平衡 (填序号)。
A.向正反应方向移动
B.向逆反应方向移动
C.不移动
(4)某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO3,装置如图,电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是            

(1)产生光化学烟雾或形成酸雨(1分) (2)①1(2分)
②6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2(3分)
(3)①2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g) △H=-113.0 kJ·mol-1(3分) ②75%(2分)③A(2分)
(4)NO-3e+2H2O=NO3+4H+(3分)

解析试题分析:(1)氮氧化物产生的环境问题有产生光化学烟雾或形成酸雨等。
(2)①根据反应NO+O3=NO2+O2可知,每生成生成1mol氧气,反应中氮元素的化合价就从+2价升高到+4价,失去2个电子,则11.2 L O2(标准状况)即0.5mol氧气时,转移电子的物质的量是1mol。
②反应ⅡNO2中氮元素的化合价是+4价,而尿素中氮元素的化合价是-3价,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,根据电子得失守恒可知,氮原子均转化为氮气,则根据原子守恒可知,其余产物是水和CO2,所以反应的化学方程式是6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2
(3)①已知:反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1、NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知前者减去后者乘以2即得到2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g),则△H=-196.6 kJ·mol-1+41.8 kJ·mol-1×2=-113.0 kJ·mol-1
②            NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
起始量(mol) 1         1       0       0
转化量(mol) x        x        x        x
平衡量(mol)1-x    1-x       x        x
则根据容器中NO 和NO2的浓度之比为3∶1可知x:(1-x)=3∶1
解得x=0.75
所以NO2的平衡转化率是75%
③反应前后体积不变,则可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,则根据②可知,该温度下反应的平衡常数K= =9。若其它条件不变时,再往容器中同时充入NO2、SO2、SO3、NO各1mol,则此时 =1.96<9,所以反应向正反应方向进行,答案选A。
(4)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,因此NO在负极通入,氧气在正极通入。电解质溶液显酸性,因此负极电极反应式为NO-3e+2H2O=NO3+4H+
考点:考查氧化还原反应计算、热化学方程式、平衡状态的计算以及影响因素、燃料电池应用等

练习册系列答案
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(14分)I.已知:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  ΔH
一定温度下,在1.0 L密闭容器中放入1 mol C(s)、1 mol H2O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:

时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100 kPa
4.56
5.14
5.87
6.30
7.24
8.16
8.18
8.20
8.20
回答下列问题:
(1)下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态      
A.混合气体的密度不再发生改变      B.消耗1 mol H2O(g)的同时生成1 mol H2
C.ΔH不变                         D.v(CO) = v(H2)
(2)由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n,n=____ mol;由表中数据计算反应达平衡时,反应物H2O(g)的转化率α =_____(精确到小数点后第二位)。
Ⅱ.硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
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(2)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS?、S2?的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。试分析:

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c(Na+)=                               
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(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:

物质
CH4
CO2
CO
H2
体积分数
0.1
0.1
0.4
0.4
①此温度下该反应的平衡常数K=           
②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol-1
CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H="2.8" kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H=              
③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如右图所示。t1~t2℃时,温度升高而CO的生成速率降低的原因是                                   
(?代表CO的生成速率,■代表催化剂的催化效率)
④为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是                     
⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO2、6.0 mol CH4、4.0 molCO 和8.0 molH2,则上述平衡向          (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)以CO2为原料可以合成多种物质。
①可降解二氧化碳聚合物是由CO2加聚而成,写出其结构简式:                    
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为      

氮的固定有三种途径:生物固氮、自然固氮和工业固氮。根据最新“人工固氮”的研究报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105 Pa、反应时间1 h):

T/K
303
313
323
353
NH3生成量/(106 mol)
4.8
5.9
6.0
2.0
相应的化学方程式:2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g)ΔH=a kJ·mol1
回答下列问题:
(1)此合成反应的a________0;ΔS________0,(填“>”、“<”或“=”)
(2)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 .4 kJ·mol1
2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l)    ΔH =-571.6 kJ·mol1
则2N2(g)+6H2O(l)===4NH3(g)+3O2 (g) ΔH=________kJ·mol1
(3)从323 K到353 K,氨气的生成量减少的可能原因_________________;
(4)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 .4 kJ·mol1,分别研究在T1、T2和T3(T1<T2<T3)三种温度下合成氨气的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和N2的起始组成比(起始时N2的物质的量均为1 mol)与N2平衡转化率的关系。请回答:

①在上述三种温度中,曲线X对应的温度是________。
②a、b、c三点H2的转化率最小的是________点、转化率最大的是________点。
③在容积为1.0 L的密闭容器中充入0.30 mol N2(g)和0.80 mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为4/7。该条件下反应2NH3(g)  N2(g)+3H2(g)的平衡常数为________ 。

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