Question

【題目】碳和氮是地球上含量豐富的兩種元素。其氧化物的化學熱力學、動力學研究有助于人類充分利用化石燃料，消除氧化物對環(huán)境的負面影響。

（1）下圖是25℃，101kPa時，1molNO2氣體和1molCO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖。寫出該反應的熱化學方程式____________________________________。

（2）在不同溫度下，向2L密閉容器中加入1molNO和1mol活性炭，發(fā)生反應：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),達到平衡時的數(shù)據(jù)如下：

溫度	n(C)/mol	n(CO2)/mol
T1		0.3
T2	0.6

請回答下列問題：

①T1℃時，該反應的平衡常數(shù)K=___________。

②T2℃時，下列能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是___________(填序號)。

A．v(CO2)正=2v(NO)逆 B．混合氣體的平均相對分子質量不再變化

C．混合氣體的密度不再變化 D．N2、CO2的物質的量之比不再變化

③T2℃時，若達平衡后再充入0.4molNO和0.3molCO2，平衡向___________(填“正向”“逆向“或“不”)移動。

④若△H<O,則T1___________T2(填“>”或“<”)。

（3）電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如右圖所示：

①若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗，寫出NO2發(fā)生反應的電極反應式________________。

②若有標況下2.24LNO被吸收，通過陽離子交換膜的H+為___________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）根據(jù)圖可知，該反應為放熱反應，焓變△H=(+a-b)kJ/mol，熱化學方程式為NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-(b-a)kJ/mol；

（2）①根據(jù)已知條件，列出T1℃時反應的三段式：

容器體積為2L，平衡時c(NO)=0.2mol/L，c(N2)=c(CO2)=0.15mol/L，則K==。

②變量不變則平衡。A、當v(CO2)正∶v(NO)逆=1∶2，即2v(CO2)正=v(NO)逆時，反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；B、混合氣體的平均相對分子質量=氣體的質量÷氣體的物質的量，由于氣體的質量是變量，物質的量不是變量，故平均相對分子質量為變量，變量不變達平衡，故B正確；C、混合氣體的密度為變量，變量不再改變則平衡，故C正確；D、無論平衡與否，N2、CO2的物質的量之比一直是1∶1，不能作為平衡的標志，故D錯誤。故選BC。

③T2℃平衡時，容器中碳的物質的量為0.6mol，列出平衡三段式：

容器體積為2L，平衡時c(NO)=0.1mol/L，c(N2)=c(CO2)=0.2mol/L，則T2℃時，K==4；再充入0.4molNO和0.3molCO2，瞬間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，則Qc==＜K2，反應正向進行。

④T1℃時，K=，T2℃時，K2=4；又△H<O，正反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)減小，則T1＞T2；

（3）①根據(jù)圖知，電解時，左室電極上產生H2，則左邊電極為水電離出的H+放電，左室為陰極室，右室為陽極室。該裝置可以回收硝酸，陽極上通入的是NOx，則陽極上NOx，失電子生成硝酸；NO2放電的電極反應為NO2－e-+H2O=NO3-+2H+；
②標況下2.24LNO為0.1molNO，NO放電的陽極反應式為NO－3e-+2H2O=NO3-+4H+，有0.4mol H+、0.1mol NO3-生成，根據(jù)溶液電中性原理，應有0.3mol H+通過陽離子交換膜進入陰極室，故答案為：0.3。