Question

【题目】研究氮氧化物的反应机理，对于消除其对环境的污染有重要意义。

(1)升高温度，绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率却随着温度的升高而减小。查阅资料知：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步：

I.2NO(g) N2O2(g)(快) △H1<0 v1正=k1正c2(NO) v1逆=k1逆c(N2O2)

Ⅱ.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)(慢) △H2<0 v2正=k2正c(N2O2)c(O2) v2逆=k2逆c2(NO2)

请回答下列问题：

①反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的△H=___________(用含△H1和△H2的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=___________，升高温度，K值___________(填“增大”“减小”或“不变”)

②决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ，反应I的活化能E1与反应Ⅱ的活化能E2的大小关系为E1___________E2(填“>”“<”或“=”)。由实验数据得到v2正~c(O2)的关系可用图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为___________(填字母)。

(2)通过图所示装置，可将汽车尾气中的NO、NO2转化为重要的化工原料HNO3，其中A、B为多孔惰性电极。该装置的负极是__________ (填“A”或“B”)，B电极的电极反应式为__________。

(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1L溶液甲，溶液乙为0.1mol/L的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NO3－)、c (NO2－)和c(CH3COO－)由大到小的顺序为__________(已知HNO2的电离常数Kα=7.1×10－4mol/L，CH3COOH的电离常数Kα=1.7×10－5mol/L)。可使溶液甲和溶液乙的pH相等的方法是__________。

a.向溶液甲中加适量水 b.向溶液甲中加适量NaOH

c.向溶液乙中加适量水 d.向溶液乙中加适量NaOH

Answer 1

【答案】△H1+△H2 减小 < a A O2+4e-+4H+=2H2O c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-) bc

【解析】

（1）①运用盖斯定律，将方程式叠加，就可以得到相应反应的热化学方程式；根据反应达到平衡时正、逆反应速率相等，结合速率与物质浓度关系，可得K的表达式；再利用温度对化学平衡的影响，分析温度与化学平衡常数的关系；②根据活化能高反应速率慢，活化能低化学反应速率快，比较二者活化能的大小；然后利用温度对化学平衡移动的影响，结合物质浓度的变化，确定物质的位置；(2)根据负极失去电子，发生氧化反应物质所含元素的化合价升高；正极得到电子，发生还原反应进行分析判断；(3)利用物质之间的反应，确定溶液的成分，结合元素守恒、结合盐的水解规律比较离子浓度的大小；并根据影响溶液pH的因素选择合适的方法，调节溶液的pH，据此解答。

(1) I .2NO(g)N2O2(g) △H1<0；II.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) △H2<0，I+II可得：2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H=△H1+△H2，当该反应达到平衡时，V1正=V1逆，V2正=V2逆，所以V1正×V2正=V1逆×V2逆，即k1正c2(NO)×K2正c(N2O2)×c(O2)= k1逆c(N2O2)×K2逆c2(NO2)×c(O2)，则是K==；由于该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，使化学反应平衡常数减小；②2NO(g) +O2(g)2NO2(g)反应的快慢由反应速率慢的反应II决定，所以反应的活化能E1<E2，温度升高，K2正增大，反应速率加快，c(NO2)减小，导致两者的积减小；V2正升高到某一温度时V2正减小，平衡向逆反应方向移动，c(O2)增大，因此反应重新达到平衡，则变为相应的点为a；

(2)A电极通入NO、NO2，N元素的化合价升高，失去电子，发生氧化反应产生HNO3，因此该电极为负极，通入O2的电极为正极，获得电子，发生还原反应，由于是酸性环境，所以该电极的反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；

(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。若NaOH、NO2的物质的量都是0.2 mol，则根据反应方程式可知会产生0.1mol NaNO3和0.1molNaNO2；由于溶液的体积是1L，c(NO2-)=0.1mol/L，c(NO3-)=0.1mol/L 。NaNO3是强酸强碱盐，不水解，则c(NO3-)=0.1mol/L；而NaNO2是强碱弱酸盐，NO2-发生水解反应而消耗，所以c(NO2-)<0.1mol/L；溶液乙为0.1mol/L的CH3COONa，该盐是强碱弱酸盐，CH3COO-水解消耗，因此n(CH3COO-)<0.1mol；根据HNO2、CH3COOH的电离平衡常数可知酸性：HNO2>CH3COOH，所以水解程度：CH3COO->NO2-，因此等浓度的CH3COONa、NaNO2中离子浓度c(CH3COO-)< c(NO2-)，故三种离子浓度由大到小的顺序是：c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)；溶液甲是NaNO3和NaNO2的混合溶液，NaNO2水解使溶液显碱性，溶液乙为CH3COONa溶液，水溶液显碱性，由于CH3COONa水解程度大于NaNO2，所以碱性乙>甲，要使溶液甲和溶液乙的pH相等，可采用向甲溶液中加入适量的碱NaOH，使溶液的pH增大，也可以向乙溶液中加入适量的水进行稀释，使乙的pH减小，故合理选项是bc。