Question

8．为了有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物含量、使用清洁能源显得尤为重要．
（1）已知：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.48kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.50kJ•mol^-1
则4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）的△H=4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1807.98kJ/mol．
（2）某化学小组查阅资料知2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）的反应历程分两步：
第一步：2NO（g）═N₂O₂（g） （快）△H₁＜0
v_1正=k_1正c²（NO）；v_1逆=k_1逆c（N₂O₂）
第二步：N₂O₂（g）+O₂（g）═2NO₂（g） （慢）△H₂＜0
v_2正=k_2正c（N₂O₂）c（O₂）；v_2逆=k_2逆c²（NO₂）
①2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）的反应速率主要是由第二步（填“第一步”或“第二步”）反应决定．
②一定温度下，反应2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）达到平衡状态，请写出用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示的平衡常数表达式K=$\frac{{k}_{1正}•{k}_{2正}}{{k}_{1逆}•{k}_{2逆}}$．升高温度，K值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）利用活性炭涂层排气管处理NO_x的反应为：xC（s）+2NO_x（g）═N₂（g）+xCO₂（g）△H＜0
理论上，适当增加汽车排气管（内壁为活性炭涂层）长度能（填“能”或“不能”）使NO_x更加有效地转化为无毒尾气而排放，其原因是增加排气管长度，相当于增大了NO_x与活性炭涂层的接触面积，能加快化学反应速率；延长了二者的接触时间，使反应更充分．
（4）一定量的CO₂与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）．平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

800℃时，反应达平衡时CO₂的转化率为86.9%（保留一位小数）．
（5）氢气是一种重要的清洁能源，Mg₂Cu是一种储氢合金．350℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）．Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂．

Answer 1

分析 （1）已知①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.48kJ•mol^-l
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.50kJ•mol^-l
根据盖斯定律，①+②×5得到：4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（g）
（2）①已知总反应的快慢由慢的一步决定，
②由反应达平衡状态，所以v_1正=v_1逆、v_2正=v_2逆，所以v_1正×v_2正=v_1逆×v_2逆，而正反应是放热反应，所以升高温度，平衡常数减小；
（3）增加排气管长度，增大了相当于增大了固体的接触面积，加快了化学反应速率；
（4）由图可知，800℃时，反应达平衡后CO的体积分数为93%，设开始加入的二氧化碳为1mol，根据三段式进行计算；
（5）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则$\frac{x}{a+x}$=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂．

解答 解：（1）已知①4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；△H=-905.48kJ•mol^-l
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=180.50kJ•mol^-l
氨气被一氧化氮氧化生成氮气和气态水的热化学方程式依据盖斯定律，结合热化学方程式合并计算：①+②×5得到：
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1807.98kJ/mol，
故答案为：4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1807.98kJ/mol．
（2）①第二步：N₂O₂（g）+O₂（g）═2NO₂（g） （慢），主要是由第二步决定反应速率，
故答案为：第二步；
②由反应达平衡状态，所以v_1正=v_1逆、v_2正=v_2逆，所以v_1正×v_2正=v_1逆×v_2逆，即k_1正c²（NO）×k_2正c（N₂O₂）c（O₂）=k_1逆c（N₂O₂）×k_2逆c²（NO₂），则是K=$\frac{{c}^{2}（N{O}_{2}）}{c（{N}_{2}{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$=$\frac{{k}_{1正}•{k}_{2正}}{{k}_{1逆}•{k}_{2逆}}$，而正反应是放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，
故答案为：$\frac{{k}_{1正}•{k}_{2正}}{{k}_{1逆}•{k}_{2逆}}$；减小；
（3）增加排气管长度，增大了相当于增大了固体的接触面积，加快了化学反应速率，
故答案为：能；增加排气管长度，相当于增大了NO_x与活性炭涂层的接触面积，能加快化学反应速率；延长了二者的接触时间，使反应更充分；
（4）由图可知，800℃时，反应达平衡后CO的体积分数为93%，设开始加入的二氧化碳为1mol，转化了xmol，
则有C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
开始             1                0
转化             x               2x
平衡；        1-x               2x
所以$\frac{2x}{1-x+2x}$×100%=93%，解得x=0.87mol，则CO₂的转化率为$\frac{0.87}{1}$×100%=86.9%，
故答案为：86.9%；
（5）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则$\frac{x}{a+x}$=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂，故反应方程式为2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂，
故答案为：2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡的影响因素，电解质溶液和电极反应式的书写，题目综合性较强，难度中等，侧重于考查学生的分析能力、以及对基础知识的综合应用能力．