Question

【題目】研究氮氧化物的反應機理，對于消除其對環境的污染有重要意義。

(1)升高溫度，絕大多數的化學反應速率增大，但是2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應速率卻隨著溫度的升高而減小。查閱資料知：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應歷程分兩步：

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

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

請回答下列問題：

①反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的△H=___________(用含△H1和△H2的式子表示)。一定溫度下，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態，請寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數表達式K=___________，升高溫度，K值___________(填“增大”“減小”或“不變”)

②決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反應速率的是反應Ⅱ，反應I的活化能E1與反應Ⅱ的活化能E2的大小關系為E1___________E2(填“>”“<”或“=”)。由實驗數據得到v2正~c(O2)的關系可用圖表示。當x點升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，則變為相應的點為___________(填字母)。

(2)通過圖所示裝置，可將汽車尾氣中的NO、NO2轉化為重要的化工原料HNO3，其中A、B為多孔惰性電極。該裝置的負極是__________ (填“A”或“B”)，B電極的電極反應式為__________。

(3)實驗室可用NaOH溶液吸收NO2，反應為2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液與0.2 mol NO2恰好完全反應得1L溶液甲，溶液乙為0.1mol/L的CH3COONa溶液，則兩溶液中c(NO3－)、c (NO2－)和c(CH3COO－)由大到小的順序為__________(已知HNO2的電離常數Kα=7.1×10－4mol/L，CH3COOH的電離常數Kα=1.7×10－5mol/L)�？墒谷芤杭缀腿芤阂业�pH相等的方法是__________。

a.向溶液甲中加適量水 b.向溶液甲中加適量NaOH

c.向溶液乙中加適量水 d.向溶液乙中加適量NaOH

Answer 1

【答案】△H1+△H2 減小 < a A O2+4e-+4H+=2H2O c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-) bc

【解析】

（1）①運用蓋斯定律，將方程式疊加，就可以得到相應反應的熱化學方程式；根據反應達到平衡時正、逆反應速率相等，結合速率與物質濃度關系，可得K的表達式；再利用溫度對化學平衡的影響，分析溫度與化學平衡常數的關系；②根據活化能高反應速率慢，活化能低化學反應速率快，比較二者活化能的大�。蝗缓罄�用溫度對化學平衡移動的影響，結合物質濃度的變化，確定物質的位置；(2)根據負極失去電子，發生氧化反應物質所含元素的化合價升高；正極得到電子，發生還原反應進行分析判斷；(3)利用物質之間的反應，確定溶液的成分，結合元素守恒、結合鹽的水解規律比較離子濃度的大�。徊⒏鶕�影響溶液pH的因素選擇合適的方法，調節溶液的pH，據此解答。

(1) I .2NO(g)N2O2(g) △H1<0；II.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) △H2<0，I+II可得：2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H=△H1+△H2，當該反應達到平衡時，V1正=V1逆，V2正=V2逆，所以V1正×V2正=V1逆×V2逆，即k1正c2(NO)×K2正c(N2O2)×c(O2)= k1逆c(N2O2)×K2逆c2(NO2)×c(O2)，則是K==；由于該反應的正反應為放熱反應，所以升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，使化學反應平衡常數減�。虎�2NO(g) +O2(g)2NO2(g)反應的快慢由反應速率慢的反應II決定，所以反應的活化能E1<E2，溫度升高，K2正增大，反應速率加快，c(NO2)減小，導致兩者的積減��；V2正升高到某一溫度時V2正減小，平衡向逆反應方向移動，c(O2)增大，因此反應重新達到平衡，則變為相應的點為a；

(2)A電極通入NO、NO2，N元素的化合價升高，失去電子，發生氧化反應產生HNO3，因此該電極為負極，通入O2的電極為正極，獲得電子，發生還原反應，由于是酸性環境，所以該電極的反應式為O2+4e-+4H+=2H2O；

(3)實驗室可用NaOH溶液吸收NO2，反應方程式為2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。若NaOH、NO2的物質的量都是0.2 mol，則根據反應方程式可知會產生0.1mol NaNO3和0.1molNaNO2；由于溶液的體積是1L，c(NO2-)=0.1mol/L，c(NO3-)=0.1mol/L 。NaNO3是強酸強堿鹽，不水解，則c(NO3-)=0.1mol/L；而NaNO2是強堿弱酸鹽，NO2-發生水解反應而消耗，所以c(NO2-)<0.1mol/L；溶液乙為0.1mol/L的CH3COONa，該鹽是強堿弱酸鹽，CH3COO-水解消耗，因此n(CH3COO-)<0.1mol；根據HNO2、CH3COOH的電離平衡常數可知酸性：HNO2>CH3COOH，所以水解程度：CH3COO->NO2-，因此等濃度的CH3COONa、NaNO2中離子濃度c(CH3COO-)< c(NO2-)，故三種離子濃度由大到小的順序是：c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)；溶液甲是NaNO3和NaNO2的混合溶液，NaNO2水解使溶液顯堿性，溶液乙為CH3COONa溶液，水溶液顯堿性，由于CH3COONa水解程度大于NaNO2，所以堿性乙>甲，要使溶液甲和溶液乙的pH相等，可采用向甲溶液中加入適量的堿NaOH，使溶液的pH增大，也可以向乙溶液中加入適量的水進行稀釋，使乙的pH減小，故合理選項是bc。