Question

研究氮氧化物的反应机理，对于消除对环境的污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)的反应历程分两步：

①2NO(g)N₂O₂(g)(快)；v_1正=k_1正c²(NO)；v_1逆=k_1逆c(N₂O₂)∆H₁<0

②N₂O₂(g)+O₂(g)2NO₂(g)(慢)；v_2正=k_2正c(N₂O₂)c(O₂)；v_2逆=k_2逆c²(NO₂)∆H₂<0

请回答下列问题：

（1）反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)的∆H=         (用含∆H₁和∆H₂的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)达到平衡状态，请写出用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示的平衡常数表达式K=                    ，升高温度，K值         (填“增大”、“减小”或“不变”)。

（2）决定2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)速率的是反应②，反应①的活化能E₁与反应②的活化能E₂的大小关系为E₁      E₂(填“>”、“<”或“=”)。根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是             。

A．k_2正增大，c(N₂O₂)增大

B．k_2正减小，c(N₂O₂)减小

C．k_2正增大，c(N₂O₂)减小

D．k_2正减小，c(N₂O₂)增大

由实验数据得到v_2正~[O₂]的关系可用右图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为            (填字母)。

（3）工业上可用氨水作为NO₂的吸收剂，NO₂通入氨水发生的反应：2NO₂+2NH₃·H₂O=NH₄NO₃+NH₄NO₂+H₂O。若反应后的溶液滴入甲基橙呈红色，则反应后溶液中c(NH₄⁺)           c(NO₃^-)+c(NO₂^-)(填“>”“<”或“=”)。工业上也可用电解法处理氮氧化物的污染。电解池如图所示，阴阳电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可传导O^2-。

该电解池阴极的电极反应式是                 。阳极产生的气体N的化学式是         。

Answer

（1）△H1+△H2；；减小；

（2）＜；c；a；

（3）＜；2NOx+4xe-=N2+2xO2-；O2。

【解析】

试题分析：（1）①2NO(g)N2O2(g)；②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)，而目标反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的△H=①+②=△H1+△H2，由反应达平衡状态，所以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)，则是K==，而正反应是放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，故答案为：△H1+△H2；；减小；

（2）因为决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，所以反应①的活化能E1远小于反应②的活化能E2；决定反应速率的是反应②，而温度越高k2正增大，反应速率加快，二氧化二氮的浓度减少，导致两者的积减小；v2正升高到某一温度时v2正减小，平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以反应重新达到平衡，则变为相应的点为a，故答案为：＜；c；a；

（3）根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(NO3-)+c(NO2-)+c(OH-)，而甲基橙呈红色，说明溶液呈酸性c(H+)＞c(OH-)，所以c(NH4+)＜c(NO3-)+c(NO2-)，O2-在阳极发生氧化反应生成氧气，所以气体N为O2，而氮的氧化物在阴极发生还原反应生成氮气，阴极的电极反应式：2NOx+4xe-=N2+2xO2-，故答案为：＜；2NOx+4xe-=N2+2xO2-；O2。

考点：考查了盖斯定律的应用、化学平衡的影响因素，电解质溶液和电极反应式的书写的相关知识。