Question

【题目】氮氧化物是目前造成大气污染的主要气体。NO在空气中存在如下反应：

（1）上述反应分两步完成，其中第一步反应①如下，写出第二步反应②的热化学方程式（其反应的焓变

△H2用含△H、△H1的式子来表示）：

①

②________。

（2）在某温度下的一密闭容器中充人一定量的N02发生上述反应，测得NO2的浓度随时间的变化曲线如下图所示，前5秒内O2的平均生成速率为 mol．L-1．s-l，该条件下反应：2NO+O22NO2的化学平衡常数数值为 ，平衡后某时刻，升高反应体系的温度，建立新平衡状态后，测的混合气体的平均相对分子质量小于原平衡状态，则：2NO（g）+O2 （g）2NO2 （g）△H （填“>”或“<”）0。

（3）2NO（g）+O2（g）2NO2 （g）的两步反应中，反应①的反应速率数值较大，是一个快反应，会快速建立平衡状态，而反应②是一个慢反应，则决定反应2NO（g）+O2 （g）2NO2 （g）反应速率的是反应________（填“①”或“②”）；对（2）中反应体系升高温度的过程中，发现2NO（g）+O2 （g） 2NO2 （g）的反应速率变慢，结合该反应的两步反应过程分析可能的原因： （反应未使用催化剂）。

（4）若（2）中反应体系，反应开始时使用催化剂，请在（2）的图中画出该反应体系反应进程可能的曲线。

（5）电解法处理氮氧化物是目前大气污染治理的一个新思路。其原理是将NO．在电解池中分解成无污染的N2和02除去，如图所示，，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O2-。则电解池阴极的电极反应式为_____________

Answer 1

【答案】（1）N2O2（g）＋O2（g）=2NO2（g）△H2=△H－△H1；（2）0．001；100；<；（3）决定总反应速率的是反应②，温度升高后反应①向左移动，造成N2O2的浓度减小，温度升高对于反应②的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应②的速率变慢；

（4）；

（5）2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－。

【解析】

试题分析：（1）总式减去①，得出N2O2（g）＋O2（g）=2NO2（g）△H2=△H－△H1；（2）根据化学反应速率的定义，v（NO2）=（0．04－0．03）/5mol/（L·s）=0．002mol/（L·s），根据反应速率之比等于化学计量数之比，即v（O2）=v（NO2）/2=0．001mol/（L·s），2NO2（g）2NO（g）＋O2（g），K=c2（NO）×c（O2）/c2（NO2）=0．022×0．01/0．022=0．01，2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），此时的平衡常数=1·K－1=100；升高温度，平均摩尔质量减少，说明平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向为放热反应，即△H<0；（3）根据信息，反应②是一个慢反应，决定反应速率是慢反应，即反应②温度升高后反应①向左移动，造成N2O2的浓度减小，温度升高对于反应②的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应②的速率变慢；（4）使用催化剂，加快反应速率，对化学平衡无影响，因此图像是：

（5）阴极上得到电子化合价降低，根据装置图，NOx在阴极上得电子，根据电解原理，阴离子向阳极移动，即阴极上产生O2－，因此阴极电极反应式为2NOx＋4xe－=N2＋2xO2－。