Question

15．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产生光化学烟雾或形成酸雨（填一种）．
（2）氧化-还原法消除氮氧化物的转化如下：NO$→_{反应Ⅰ}^{O_{3}}$NO₂$→_{反应Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N₂
①反应Ⅰ为：NO+O₃═NO₂+O₂，生成11.2L O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是1mol．
②反应Ⅱ中，当n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2时，反应的化学方程式是6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂．
（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=-41.8kJ•mol^-1
①已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1．
②一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入NO₂和SO₂各1mol，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75%．
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A（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NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）根据含氮化合物对环境的影响来回答；
（2）①化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，根据化合价的变化来确定电子转移数目；
②反应方程式中，系数之比等于物质的量之比；
（3）①根据盖斯定律结合热化学方程式的书写来回答；
②根据化学平衡中的三行式进行计算；
③根据Qc和K的关系来确定化学平衡的移动方向；
（4）在原电池的负极上发生失电子的氧化反应．

解答 解：（1）氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，故答案为：产生光化学烟雾或形成酸雨；
（2）①NO+O₃═NO₂+O₂，生成1mol氧气转移电子是2mol，生成11.2L即0.5mol O₂（标准状况）时，转移电子的物质的量是1mol，故答案为：1；
②当n（NO₂）：n[CO（NH₂）₂]=3：2，即NO₂和CO（NH₂）₂的系数之比是3：2，其方程式表示为：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂，故答案为：6NO₂+4CO（NH₂）₂=7N₂+8H₂O+4CO₂；
（3）①已知：A、NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol^-1；
B、2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1，则反应：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）可以看成是B-2A得到的，所以该反应的△H=-196.6kJ•mol^-1-2（-41.8kJ•mol^-1）=-113.0 kJ•mol^-1，故答案为：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-113.0 kJ•mol^-1；
②设NO₂的变化浓度是x，
          NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
初始浓度：0.5    0.5       0        0
变化浓度：x        x        x        x
平衡浓度：0.5-x    0.5-x     x       x
则$\frac{x}{0.5-x}=\frac{3}{1}$，解得x=0.375，所以二氧化氮的转化率=$\frac{0.375}{0.5}$×100%=75%，
故答案为：75%；
③反应的平衡常数K=$\frac{0.375×0.375}{0.125×0.125}$=9，再往容器中同时充入NO₂、SO₂、SO₃、NO各1mol，即浓度各增加0.5mol/L，此时Qc=$\frac{0.875×0.875}{0.625×0.625}$=1.96＜K，所以向正反应方向移动，
故答案为：A；
（4）将NO转化为HNO₃的原电池中，负极上发生一氧化氮失电子的氧化反应，即NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，
故答案为：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．

点评 本题考查学生热化学、电化学以及化学平衡的有关计算知识，是考试的重点和难点，难度中等．