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=         kJ·mol^-1(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）<；b；a（3）<；2NOx+4xe-=N2+2xO2-；O2

【解析】

试题分析：（1）①2NO(g)N2O2(g)∆H1<0，②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)∆H2<0，根据盖斯定律，将①+②，得：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ∆H=△H1+△H2；2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，平衡常数K==，平衡时，v2正=v2逆，v1正=v1逆，因此K=；该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，故答案为：△H1+△H2；；减小；

（2）反应的活化能越小，反应速率越快，决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，反应②速率较慢，活化能较大，即E1＜E2；根据速率方程，a、k2正增大，c(N2O2)增大，v2正增大，与题意不符，错误；b、k2正减小，c(N2O2)减小，v2正减小，与题意吻合，正确；c、k2正增大，c(N2O2)减小，v2正的变化无法判断，与题意不符，错误；d、k2正减小，c(N2O2)增大，v2正的变化无法判断，与题意不符，错误；故选b；根据上述分析，升高温度，v2正减小，平衡向逆反应方向移动，[O2]增大，因此当x点升高到某一温度时，[O2]增大，v2正减小，符合条件的为点a，故答案为：< ；b；a

（3）反应后的溶液滴入甲基橙呈红色，表示溶液显酸性，是因为铵根离子的水解程度大于亚硝酸根的水解程度，因此c(NH4+)＜c(NO3-)+c(NO2-)；电解时阴极发生还原反应，电极反应式为2NOx + 4xe-=N2+2xO2-，阳极发生氧化反应，2O2--4e-=O2↑，故答案为：<；2NOx + 4xe-=N2+2xO2-；O2。

考点：考查了化学反应的原理、化学反应速率和化学平衡、电解原理的相关知识。