题目内容
【题目】氮氧化物是评价空气质量的控制标准之一，作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。
（1）下列关于氮氧化物有关叙述不正确的是:_______（填序号）
①对人体及动物有毒害作用;②造成土壤污染；③一氧化氮可结合血红蛋白造成人体缺氧；④是形成酸雨、酸雾的主要原因之一; ⑤增高大气温度；⑥与碳氢化合物形成光化学烟雾;⑦参与臭氧层的破坏；⑧一氧化氮分子作为一种传递神经信息的 信使分子 ，在使血管扩张，免疫，增强记忆力
（2）用CH4催化还原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+4NO(g) 
2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH＝-1160kJ·mol-1
2NO2(g)+N2(g) 4NO(g) ΔH＝+293 kJ·mol-1
则该条件下，CH4催化还原NO2消除污染的热化学方程式为_______________。
（3）T1℃时，在刚性反应器中以投料比为1:3的NO(g)与O2(g)反应，其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，NO(g)完全反应]。
t/min | 0 | 40 | 80 | 160 | 260 | 700 | ∞ |
p/kPa | 32.8 | 30.7 | 29.9 | 29.4 | 29.2 | 28.8 | 26.9 |
①NO(g)与O2(g)合成的反应速率v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)，t＝42 min时，测得体系中p(O2)＝22.4 kPa，则此时的v＝_________kPa·min-1（计算结果保留1位小数）。
②若降低反应温度至T2℃，则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(T2℃)_________（填“大于”“等于”或“小于”）26.9kPa，原因是___________________________________。
③T1℃时，反应N2O4(g) 
2NO2(g)的平衡常数Kp＝___kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，是指平衡时体系中生成气体压强幂之积与反应物气体压强幂之积的比值。计算结果保留3位小数）。
(4)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2－、NO3－（两者物质的量之比为1:1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质,同时再生Ce4+,其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的_____(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：______________。
【答案】②⑤ CH4(g)+2NO2(g) 
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH＝-867 kJ·mol-1 ①13.6 ②小于 温度降低，体积不变，总压强降低，NO2二聚为放热反应，温度降低，平衡右移，体系中气体物质的量减少，总压强降低 ③0.085 ①a ②2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O
【解析】
（1）根据氮氧化物的组成和性质判断；
（2）根据盖斯定律计算；
（3）①根据公式计算速率；
②NO2二聚为放热反应，温度降低，平衡右移；
③T1℃时，反应N2O4(g) 
2NO2(g)的平衡常数Kp＝P2(NO2)/P(N2O4)；
（4）①采用电解法将NO2－转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，过程中Ce化合价升高，为失电子反应，电解池中阳极处的反应为失电子反应；
②电解池阴极发生的反应为物质得到电子，发生还原反应，根据装置图，H＋到阴极参加反应，电解将NO2－转化为无毒物质，可判断为N2，据此写出电极反应；
（1）①氮氧化物有毒，对人体及动物有毒害作用，故正确；
②氮氧化物在空气中遇水易形成酸，造成大气污染，故错误；
③一氧化氮可结合血红蛋白，使血红蛋白失去携氧能力，造成人体缺氧，故正确；
④氮氧化物在空气中遇水易形成酸，是形成酸雨、酸雾的主要原因之一，故正确；
⑤氮氧化物没有温室效应，不会增高大气温度，故错误；
⑥氮氧化物与碳氢化合物形成光化学烟雾，故正确；
⑦氮氧化物能与臭氧反应，参与臭氧层的破坏，故正确；
⑧一氧化氮分子作为一种传递神经信息的信使分子，在使血管扩张，免疫，增强记忆力，这是NO的用途之一，故正确。
故选②⑤。
（2）已知：①CH4(g)+4NO(g) 
2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔH＝-1160kJ·mol-1
②2NO2(g)+N2(g) 4NO(g) ΔH＝+293 kJ·mol-1
根据盖斯定律计算：①+②得 CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH＝-867 kJ·mol-1 ；
（3）①T1℃时，在刚性反应器中以投料比为1:3的NO(g)与O2(g)反应，p(NO)=32.8kPa×1/4=8.2kPa，p(O2)=32.8kPa×3/4=24.6kPa
2NO + O2= 2NO2
P始/kPa 8.2 24.6
P变/kPa 4.4 2.2 4.4
P末/kPa 3.8 22.4 4.4
NO(g)与O2(g)合成的反应速率v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)，t＝42 min时，测得体系中p(O2)＝22.4 kPa，则此时的v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O2)(kPa·min-1)=4.2×10-2×3.82×22.4(kPa·min-1)=13.6(kPa·min-1)；
②若降低反应温度至T2℃，则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(T2℃)小于26.9kPa，原因是温度降低，体积不变，总压强降低，NO2二聚为放热反应，温度降低，平衡右移，体系中气体物质的量减少，总压强降低。
③T1℃时，反应N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常数Kp＝P2(NO2)/P(N2O4)；
假设NO全部转化为NO2，则P(NO2)=8.2kpa，P(O2)=20.5kpa，设平衡时P(N2O4)=x，
N2O4(g) 2NO2
P始/kPa 0 8.2
P变/kPa x 2x
P平/kPa x 8.2-2x
x+ 8.2-2x+20.5=26.9
x=1.8
p总=26.9
平衡常数Kp＝P2(NO2)/P(N2O4)=(8.2-2×1.8)2/（1.8）=11.75
本题发生的反应是： 2NO2 N2O4(g)，故K
（4）①采用电解法将NO2－转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，过程中Ce化合价升高，为失电子反应，电解池中阳极处的反应为失电子反应，根据装置图，左侧为阳极室，所以Ce4＋从电解槽的a处流出；
②电解池阴极发生的反应为物质得到电子，发生还原反应，根据装置图，H＋到阴极参加反应，电解将NO2－转化为无毒物质，可判断为N2，则阴极的电极反应式：2NO2－+8H＋+6e－=N2↑+4H2O。
