Question

(16分)氮氧化合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：

2NO(g) + O₂(g) 2NO₂(g)  ΔH

（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ΔH₂用含ΔH、ΔH₁的式子来表示）：

①2NO(g) N₂O₂(g)     ΔH₁<0   ②__________________________

（2）在某温度下的一密闭容器中充入一定量的NO₂，测得NO₂的浓度随时间的变化曲线如下图所示，前5 秒内的O₂的平均生成速率为___________________mol•L^-1•s^-1，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)      ΔH______0（填“<”或 “>”）；

（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）电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NO_x在电解池中分解成无污染的N₂和O₂除去，如右图示，两电极间是固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O^2­-，电解池阴极反应为__________________。

Answer

（1）N2O2(g) + O2(g) = 2NO2(g) ΔH2=ΔH-ΔH1

（2）0.001；100 ΔH<0

（3）②；决定总反应速率是反应②，温度升高后反应①平衡向右移动，造成N2O2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，N2O2浓度减小导致反应②速率变慢

（4）

（5）2NOx + 4xe- = N2 + 2xO2-

【解析】

试题分析：（1）①＋②可得2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ΔH；所以，②为N2O2(g) + O2(g) = 2NO2(g) ΔH2=ΔH-ΔH1；（2）前5秒内的NO2浓度变化为0.01 mol•L-1，前5秒内O2的浓度变化为0.005 mol•L-1，前5秒内的O2的平均生成速率为0.005 mol•L-1÷5s=0.001 mol•L-1•s-1；

=100

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，说明升高温度气体物质的量增大，平衡逆向移动，ΔH<0；（3）反应②是一个慢反应，决定反应2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)反应速率的是反应②；决定总反应速率是反应②，温度升高后反应①平衡向右移动，造成N2O2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，N2O2浓度减小导致反应②速率变慢；（4）使用催化剂能加快反应速率，但平衡不移动，图像为

；

（5）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-，根据该信息，可知O2­-在阴极生成，电解池阴极反应为2NOx + 4xe- = N2 + 2xO2-。

考点：本题考查化学反应速率和限度。