Question

14．研究碳、氮氧化物的性质与利用具有重要意义．

（1）由MgO制成的Mg可构成“镁--次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池的正极反应式为ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（2）化合物甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态均相同，其中一种氧化物为红棕色，某温度下相互转化时的量变关系如图2所示：
①甲的化学式是NO₂；
②图中a、b、c、d四点中，表示反应处于平衡状态的是b．t₁～t₂时间内v_正（乙）＜v_逆（甲）（填“＞”“＜”或“=”）
③反应进行到t₂时刻，改变的条件可能是增大NO₂浓度．
（3）用H₂或CO催化还原NO可达到消除污染的目的．已知：2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ•mol^-1；
2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ•mol^-1，则用H₂催化还原NO消除污染的热化学方程式是2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO^-、H₂O反应生成Cl^-与Mg（OH）₂；
（2）①甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态均相同，这两种物质是NO₂、N₂O₄，根据甲、乙的浓度变化确定这两种物质分别是什么；
②化学反应达到平衡状态时，各种物质的浓度不变；根据平衡时，v_正=v_逆且反应速率之比等于计量数之比来分析；
③根据图象知X、Y浓度是否变化来确定改变条件；（3）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1，依据盖斯定律可知②-①得：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l），由此计算反应的焓变．

解答 解：（1）由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO^-、H₂O反应生成Cl^-与Mg（OH）₂，该电池反应的总反应方程式为Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂，正极电极反应是ClO-离子得到电子发生还原反应，电极反应为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，故答案为：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（2）①甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态均相同，这两种物质是NO₂、N₂O₄，当乙的浓度减少0.2mol/L时，甲的浓度增大0.4mol/L，同一时间段、同一化学反应中，物质的量浓度的变化量之比等于其计量数之比，所以甲的计量数是2、乙的计量数是1，则甲的化学式为NO₂，故答案为：NO₂；
②化学反应达到平衡状态时，各种物质的浓度不变，根据图象知，b点表示平衡状态，在t₁～t₂时间内，反应达平衡，v_正（乙）=v_逆（乙），v_正（甲）=v_逆（甲），而v（甲）：v（乙）=2：1，故有v_正（乙）＜v_逆（甲），
故答案为：b；＜；
③根据图象知，t₂时刻，X浓度增大、Y浓度不变，所以改变的条件是增大NO₂的浓度，故答案为：增大NO₂的浓度．
（3）①已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1
依据盖斯定律可知②-①得：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l），△H=（-571.6kJ/mol）-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol，
故答案为：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ/mol．

点评 本题涉及反应速率和化学平衡的综合应用，应用盖斯定律求焓变，培养学生的平衡思想，综合性强，难度中等，三段式是解平衡题常用的方法．