Question

14．研究碳、氮氧化物的性質(zhì)與利用具有重要意義．

（1）由MgO制成的Mg可構(gòu)成“鎂--次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖1，該電池的正極反應式為ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（2）化合物甲、乙是兩種氮的氧化物且所含元素價態(tài)均相同，其中一種氧化物為紅棕色，某溫度下相互轉(zhuǎn)化時的量變關系如圖2所示：
①甲的化學式是NO₂；
②圖中a、b、c、d四點中，表示反應處于平衡狀態(tài)的是b．t₁～t₂時間內(nèi)v_正（乙）＜v_逆（甲）（填“＞”“＜”或“=”）
③反應進行到t₂時刻，改變的條件可能是增大NO₂濃度．
（3）用H₂或CO催化還原NO可達到消除污染的目的．已知：2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ•mol^-1；
2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ•mol^-1，則用H₂催化還原NO消除污染的熱化學方程式是2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO^-、H₂O反應生成Cl^-與Mg（OH）₂；
（2）①甲、乙是兩種氮的氧化物且所含元素價態(tài)均相同，這兩種物質(zhì)是NO₂、N₂O₄，根據(jù)甲、乙的濃度變化確定這兩種物質(zhì)分別是什么；
②化學反應達到平衡狀態(tài)時，各種物質(zhì)的濃度不變；根據(jù)平衡時，v_正=v_逆且反應速率之比等于計量數(shù)之比來分析；
③根據(jù)圖象知X、Y濃度是否變化來確定改變條件；（3）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1，依據(jù)蓋斯定律可知②-①得：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l），由此計算反應的焓變．

解答 解：（1）由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO^-、H₂O反應生成Cl^-與Mg（OH）₂，該電池反應的總反應方程式為Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂，正極電極反應是ClO-離子得到電子發(fā)生還原反應，電極反應為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
（2）①甲、乙是兩種氮的氧化物且所含元素價態(tài)均相同，這兩種物質(zhì)是NO₂、N₂O₄，當乙的濃度減少0.2mol/L時，甲的濃度增大0.4mol/L，同一時間段、同一化學反應中，物質(zhì)的量濃度的變化量之比等于其計量數(shù)之比，所以甲的計量數(shù)是2、乙的計量數(shù)是1，則甲的化學式為NO₂，故答案為：NO₂；
②化學反應達到平衡狀態(tài)時，各種物質(zhì)的濃度不變，根據(jù)圖象知，b點表示平衡狀態(tài)，在t₁～t₂時間內(nèi)，反應達平衡，v_正（乙）=v_逆（乙），v_正（甲）=v_逆（甲），而v（甲）：v（乙）=2：1，故有v_正（乙）＜v_逆（甲），
故答案為：b；＜；
③根據(jù)圖象知，t₂時刻，X濃度增大、Y濃度不變，所以改變的條件是增大NO₂的濃度，故答案為：增大NO₂的濃度．
（3）①已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律可知②-①得：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l），△H=（-571.6kJ/mol）-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol，
故答案為：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ/mol．

點評 本題涉及反應速率和化學平衡的綜合應用，應用蓋斯定律求焓變，培養(yǎng)學生的平衡思想，綜合性強，難度中等，三段式是解平衡題常用的方法．