Question

【題目】氮及其化合物如NH3及銨鹽、N2H4、N2O4等在中學化學、化工工業、國防等領域占有重要地位。

（1）已知反應NO2(g)+CO(g) = NO(g) +CO2(g)的能量變化如上圖所示，下列說法正確的是________。

A．圖中A→B的過程為放熱過程

B．1molNO2和1molCO的鍵能總和大于1molNO和1molCO2的鍵能總和

C．該反應為氧化還原反應

D．1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量

（2）N2O4與NO2之間存在反應N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉化率[α(N2O4)]隨溫度的變化如圖所示。

①由圖推測該反應的△H___0（填“>”或“<”），理由為________________。

②圖中a點對應溫度下，已知N2O4的起始壓強為108 kPa，則該溫度下反應的平衡常數Kp=_________kPa（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

③在一定條件下，該反應N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強間存在關系υ( N2O4)=k1p(N2O4)，υ(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是與反應溫度有關的常數。相應的速率壓強關系如圖所示，一定溫度下，k1、k2與平衡常數Kp的關系是k1=___________，在下圖上標出的點中，能表示反應達到平衡狀態的點為__________（填字母代號）。

（3）采用電解法處理含鉻廢水原理如下圖所示。陽極的電極反應式為___________，陽極區溶液中發生反應： ________________________，陰極產生的氣體為_______(填化學式)。

Answer 1

【答案】C > 溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移，該反應為吸熱反應，△H>0 115.2 Kpk2/2 B點與D點 Fe-2e-＝Fe2＋ Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋ +6Fe3＋ +7H2O H2

【解析】

根據化學平衡的特征分析解答；根據影響化學平衡的外界因素及勒夏特列原理分析解答；根據電解池原理分析解答。

(1)從圖像分析可知，A點比C點高，即反應物總能量大于生成物總能量，故該反應為放熱反應；

A.A→B的過程化學鍵斷裂，吸收能量，故A錯誤；

B.該反應是放熱反應，所以1molNO2和1molCO的鍵能總和小于1molNO和1molCO2的鍵能總和，故B錯誤；

C. 反應前后元素化合價發生變化，則為氧化還原反應，故C正確；

D. 該反應是放熱反應，所以1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量高于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量，故D錯誤。

故選C。

(2) ①由圖像可知，隨溫度升高，N2O4的轉化率增大，平衡向右移動，所以正反應方向是吸熱反應，即△H>0，故答案為為：> ；溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移，該反應為吸熱反應，△H>0 。

②N2O4的轉化率是0.4，設原來N2O4的物質的量為xmol，轉化的NO2物質的量為0.8xmol，則混合氣體的物質的量=（x-0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同條件下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，所以反應后壓強==151.2kPa，四氧化二氮的分壓=151.2KPa×=64.8kPa，二氧化氮的分壓=151.2KPa×=86.4kPa，化學平衡常數K==115.2(kPa)；

③化學平衡常數Kp=[p（NO2）]2÷p（N2O4），達到平衡時用不同物質表示的正逆反應速率之比等于化學計量數之比，所以υ（NO2）消耗：υ（N2O4）消耗=k2[p（NO2）]2：[k1p（N2O4）]=2：1，化學平衡常數Kp=[p（NO2）]2÷p（N2O4），

則k1=k2·Kp，滿足平衡條件υ（NO2）消耗=2υ（N2O4）消耗即為平衡點，B、D點的N2O4、NO2的消耗速率之比為1：2，所以B點與D點為平衡點；

(3)根據圖示分析，陽極失去電子，故A為陽極，B為陰極，電極反應式為：
陽極：Fe－2e－=Fe2＋，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，然后在陽極區溶液中，Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，故答案為： Fe-2e-＝Fe2＋， Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋ +6Fe3＋ +7H2O ，H2。