Question

【题目】碳和氮是地球上含量丰富的两种元素。其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料，消除氧化物对环境的负面影响。

（1）下图是25℃，101kPa时，1molNO2气体和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式____________________________________。

（2）在不同温度下，向2L密闭容器中加入1molNO和1mol活性炭，发生反应：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),达到平衡时的数据如下：

温度	n(C)/mol	n(CO2)/mol
T1		0.3
T2	0.6

请回答下列问题：

①T1℃时，该反应的平衡常数K=___________。

②T2℃时，下列能判断该反应达到平衡状态的是___________(填序号)。

A．v(CO2)正=2v(NO)逆 B．混合气体的平均相对分子质量不再变化

C．混合气体的密度不再变化 D．N2、CO2的物质的量之比不再变化

③T2℃时，若达平衡后再充入0.4molNO和0.3molCO2，平衡向___________(填“正向”“逆向“或“不”)移动。

④若△H<O,则T1___________T2(填“>”或“<”)。

（3）电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如右图所示：

①若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验，写出NO2发生反应的电极反应式________________。

②若有标况下2.24LNO被吸收，通过阳离子交换膜的H+为___________mol。

Answer 1

【答案】 NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-(b-a)kJ/mol BC 正向 > NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ 0.3

【解析】（1）根据图可知，该反应为放热反应，焓变△H=(+a-b)kJ/mol，热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-(b-a)kJ/mol；

（2）①根据已知条件，列出T1℃时反应的三段式：

容器体积为2L，平衡时c(NO)=0.2mol/L，c(N2)=c(CO2)=0.15mol/L，则K==。

②变量不变则平衡。A、当v(CO2)正∶v(NO)逆=1∶2，即2v(CO2)正=v(NO)逆时，反应达到平衡状态，故A错误；B、混合气体的平均相对分子质量=气体的质量÷气体的物质的量，由于气体的质量是变量，物质的量不是变量，故平均相对分子质量为变量，变量不变达平衡，故B正确；C、混合气体的密度为变量，变量不再改变则平衡，故C正确；D、无论平衡与否，N2、CO2的物质的量之比一直是1∶1，不能作为平衡的标志，故D错误。故选BC。

③T2℃平衡时，容器中碳的物质的量为0.6mol，列出平衡三段式：

容器体积为2L，平衡时c(NO)=0.1mol/L，c(N2)=c(CO2)=0.2mol/L，则T2℃时，K==4；再充入0.4molNO和0.3molCO2，瞬间c(NO)=(0.2+0.1)÷2=0.2mol/L，c(CO2)= (0.4+0.3)÷2=0.35mol/L，c(N2)=0.2mol/L，则Qc==＜K2，反应正向进行。

④T1℃时，K=，T2℃时，K2=4；又△H<O，正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，则T1＞T2；

（3）①根据图知，电解时，左室电极上产生H2，则左边电极为水电离出的H+放电，左室为阴极室，右室为阳极室。该装置可以回收硝酸，阳极上通入的是NOx，则阳极上NOx，失电子生成硝酸；NO2放电的电极反应为NO2－e-+H2O=NO3-+2H+；
②标况下2.24LNO为0.1molNO，NO放电的阳极反应式为NO－3e-+2H2O=NO3-+4H+，有0.4mol H+、0.1mol NO3-生成，根据溶液电中性原理，应有0.3mol H+通过阳离子交换膜进入阴极室，故答案为：0.3。