Question

【题目】空气质量评价的主要污染物为PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物质。研究脱硝(除NOx)技术和脱硫(除SO2)技术都是环境科学研究的热点，对于消除环境污染有重要意义。

(1)已知催化剂存在的条件下H2可以将NO还原为N2。下图是一定条件下H2还原NO生成N2和1 mol水蒸气的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式__________________ 。（ΔH用E1、E2、E3表示）

(2)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)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，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)； v1正=k1正.c2(NO)；　v1逆=k1逆.c(N2O2) △H1＜0

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

请回答下列问题：

①一定温度下，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=__________________。

②决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)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“=”)。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是___。

A．k2正增大，c(N2O2)增大

B．k2正减小，c(N2O2)减小

C．k2正增大，c(N2O2)减小

D．k2正减小，c(N2O2)增大

③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)。

(3)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S+O2=H2O2+S↓。

已知甲池中发生的反应为：

①装置中H+从__________ 移向__________(填“甲池”或“乙池”)。

②乙池溶液中发生的反应为______________________________________。

Answer 1

【答案】 )2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1 < C d 乙池 甲池 H2S+=3I－+S↓+2H+

【解析】分析：本题是对化学反应原理的综合考察。根据盖斯定律进行反应热的计算，正反应活化能与逆反应活化能的差值为反应热；利用反应达到平衡时v正=v逆进行反应平衡常数的计算；根据图示可知，氧气变为过氧化氢，发生还原反应，该极为电解池的阴极，硫化氢变为单质硫，发生氧化反应，该极为电解池的阳极，发生氧化反应，氢离子向阴极移动，据此解答此题。

详解：(1)正反应活化能为E3-E2 ，逆反应活化能为E3- E1；生成1 mol水蒸气，该反应的反应热为ΔH=（E3-E2）-（E3- E1）=(E1-E2)kJ·mol 1，所以该反应的热化学方程式：H2(g)+NO(g)=1/2N2(g)+H2O(g) ΔH=(E1-E2)kJ·mol 1或为2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1；正确答案：2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1。

(2)①I．2NO(g)N2O2(g)(快)； v1正=k1正.c2(NO)；　v1逆=k1逆.c(N2O2) △H1＜0

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

由反应达平衡状态,所以v1正= v1逆、v2正= v2逆,所以v1正×v2正= v1逆×v2逆,即

即k1正.c2(NO)×k2正.c(N2O2)c(O2)= k1逆.c(N2O2)× k2逆.c2(NO2)，则有：K= c2(NO2)/ c2(NO)×c(O2)=；正确答案：。

②因为决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应II,所以反应I的活化能E1远小于反应II的活化能E2；决定反应速率的是反应II，而温度越高k2正增大，反应速率加快，二氧化二氮的浓度减少，导致两者的积减小；正确答案：< ；C。

③v2正升高到某一温度时v2正减小,平衡逆向移动,氧气的浓度增大,所以反应重新达到平衡,则变为相应的点为d ；正确答案：d。

(3) ①从示意图中看出，电子流向碳棒一极，该极为正极，氢离子从乙池移向甲池；正确答案：乙池 ；甲池。

②乙池溶液中，硫化氢与I3-发生氧化还原反应：硫化氢失电子变为硫单质，I3-得电子变为I－，离子反应为H2S+I3-=3I－+S↓+2H+；正确答案：H2S+I3-=3I－+S↓+2H+。