Question

【題目】氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要應用。

霧霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮氧化物(NOx)是形成霧霾天氣的重要因素。

（1）已知①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-392.5 kJ·mol-1

③2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1

請寫出NO與CO反應的熱化學方程式___________________________。

（2）用活性炭還原法可以消除NO 的污染，發生的反應為C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。1molNO 和足量的活性炭在T℃、容積恒定為2L的密閉容器中反應，經過5min反應達到平衡，測得NO的物質的量為 0.4mol。

①從反應開始到5min,用氮氣表示的平均反應速率為_________。達到平衡后，向容器中再通入0.1molNO氣體和0.3molCO2氣體，則此平衡將_________(填“正向移動”“不移動”或“逆向移動”)。

②能判斷該反應一定達到化學平衡狀態的依據是_________(填標號)。

a．NO和N2的體積比保持不變

b．單位時間內生成2nmolNO的同時消耗nmolCO2

c．恒溫恒容條件下，反應體系的壓強不再發生改變

d．恒容條件下，混合氣體的平均相對分子質量不變

（3）N2O4 與NO2之間存在反應，N2O4(g)2NO2(B) △H=QkJ·mol-1。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉化率[a(N2O4)] 隨溫度變化如圖所示。

如圖中a點對應溫度下，已知N2O4的起始壓強P0為220kPa，該溫度下反應的平衡常數Kp=_________ (小數點后保留兩位數字，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

（4）硝酸銀溶液和連二次硝酸鈉溶液混合，可以得到黃色的連二次硝酸銀沉淀，向該分散系中滴加硫酸鈉溶液，當白色沉淀和黃色沉淀共存時，分散系中C（NO22-）/C（SO42-）

=_________。【己知Ksp(Ag2N2O2)=4.2×10-9，Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5】

（5）用石墨為電極，利用如圖電解裝置可將霧霾中的NO、SO2分別轉化為NH4+和SO42-，則陰極的電極反應式是____________________________。

Answer 1

【答案】 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-745.5kJ·mol-1 0.03mol/L.min) 逆向移動 ad 234.67Kpa 3.0×10-4 NO+6H++5e-=NH4++H2O

【解析】（1）①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+181.5 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-392.5kJ·mol-1③2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221 kJ·mol-1

依據蓋斯定律計算②×2-①-②得到熱化學方程式 2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H=-745.5kJmol-1 ，正確答案：NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H=-745.5kJmol-1

（2） C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
開始（mol/L） 0.50 0 0
反應（mol/L） 0.30 0.15 0.15

3min（mol/L） 0.20 0.15 0.15
V（N2）=0.15mol·L-1/5min=0.03 mol·L-1min-1，從反應開始到5min用氮氣表示的平均反應速率為V（N2）=0.03mol/L.min；

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
開始（mol/L） 0.50 00
轉化（mol/L） 0.30 0.15 0.15

平衡（mol/L） 0.20 0.15 0.15
原平衡的平衡常數K=C（N2）C（CO2）/C2（NO）=0.15×0.15/（0.2）2=0.5625

向容器中再通入0.1molNO氣體和0.3molCO2氣體，

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
開始（mol/L） 0.250 0.150.3
Qc= C（N2）C（CO2）/C2（NO）=0.15×0.3/（0.25）2=0.72＞K,平衡逆向移動；

②根據反應方程式C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，當NO與N2的體積比不再改變，即組成的各組分不再改變，達化學平衡狀態，所以a可以；生成2nmolNO，不管是否達化學平衡狀態都一定消耗nmolCO2，所以b不可以作為平衡狀態判斷的依據，b錯誤；根據方程式可知，反應前后氣體的體積不變，所以壓強始終不改變，壓強不可以作為判斷平衡的依據，c錯誤；反應前后氣體的物質的量不變，但氣體的總質量在改變，平均相對分子質量=m總/n總，當氣體總質量不再改變，說明混合氣體中各組分不再改變，總質量不變，物質的量一定，即平均摩爾質量不變，相對分子質量不變，所以d可以作為是否達平衡狀態的判斷依據，d正確，正確答案是ad；

（3） 假設起始的N2O41mol

N2O4(g)2NO2

開始（mol） 1 0
轉化（mol） 0.4 0.8

平衡（mol） 0.6 0.8
n（總）=1.4mol，，所以P（總壓）=1.4mol×P0=308Kpa，根據題干提供的信息：分壓=總壓×物質的量分數，所以分壓P（N2O4）=132KPa，P（NO2）=176KPa，K=生成物分壓冪之積/反應物分壓冪之積=［P（NO2）/P0］2/［P（N2O4）/P0］=234.67KPa；

（4）根據題干信息：當兩種沉淀共存時，有：C（N2O22-）/C（SO42-）=［C2（Ag+）C（N2O22-）］/［C2（Ag+）C（SO42-）］= Ksp(Ag2N2O2) /Ksp(Ag2SO4)= 3.0×10-4,所以C（N2O22-）/C（SO42-）= 3.0×10-4；

（5）根據圖示，NO得到電子生成NH4+，在陰極發生還原反應，所以陰極的電極反應式：NO+6H++5e-=NH4++H2O。