Question

13．氮氧化物是大气污染物之一，目前，消除氮氧化物的方法有多种．
Ⅰ催化还原法．在汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质．主要反应如下：：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1

化学键	O═O	C═O	C≡O
键能（Kj/moL）	497	803	1072

则反应2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-751kJ•mol^-1
（2）在一定温度下，向体积为1L的密闭容器中通入2molNO、1molCO，10分钟时反应2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）达到平衡状态，反应过程中反应物浓度随时间变化情况如图所示．
①前10分钟内用氮气表示的反应速率为0.02mol?L^-1?min^-1，计算该温度下反应的平衡常数K为$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$L?mol^-1．（只列算式，不要求计算结果）
②若保持温度不变，在15分钟时向容器内再次充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，则此时反应的ν_正=ν_逆（填“＜”、“=”或“＞”）
程如下：NO$→_{反应Ⅰ}^{ClO_{2}}$ NO₂$→_{反应Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}水溶液}$N₂．已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；
若生成11.2L N₂（标准状况），则消耗ClO₂67.5g．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，可得反应2CO+O₂=2CO₂的反应热，再用盖斯定律可得反应2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H；
（2）①根据图表可知，反应在10min达到平衡，列三段式，由v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率，由化学平衡常数概念计算；
②若保持温度不变，15min时再向该容器中充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，计算此时，反应的浓度商与K比较判断反应进行方向；
Ⅱ、二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，根据氧化还原反应的规律知识书写反应方程式，通过化学反应方程式计算．

解答 解：Ⅰ、（1）根据图表键能数据，反应2CO+O₂=2CO₂的反应热为2×1072kJ•mol^-1+497kJ•mol^-1-4×803kJ•mol^-1=-571kJ•mol^-1，
则已知：①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g））△H=-571kJ•mol^-1
根据盖斯定律②-①可得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-751kJ•mol^-1；
故答案为：-751；
（2）①向体积为1L的密闭容器中通入2molNO、1molCO，由图可知，反应在10min达到平衡，列三段式：
      2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
c始：2             1                   0           0
c转：0.4         0.4                0.2         0.4
c平：1.6        0.6                 0.2         0.4
则前10分钟内用氮气表示的反应速率为$\frac{0.2mol/L}{10min}$=0.02mol?L^-1?min^-1；K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$；
故答案为：0.02mol?L^-1?min^-1；$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$；
②若保持温度不变，15min时再向该容器中充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，
则：此时：C（NO）=3.2mol/L；C（CO）=0.6mol/L；C（CO₂）=0.8mol/L；C（N₂）=0.2mol/L；
反应的浓度商为$\frac{0.2×0．{8}^{2}}{3．{2}^{2}×0．{6}^{2}}$=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$，说明反应达到平衡，则V_正=V_逆；
故答案为：=；
II、二氧化氮具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性，二者之间会发生氧化还原反应：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；结合化学反应2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成11.2L即0.5molN₂（标准状况），则消耗1molClO₂质量是1mol×67.5g/mol=67.5g；
故答案为：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；67.5．

点评 本题考查了反应热、反应平衡的计算，氧化还原反应的相关计算，题目综合性强，明确化学平衡移动原理读取题目信息是解题关键，题目难度中等