Question

工业废气和汽车尾气含有多种氮氧化物，以NO_x表示，NO_x能破坏臭氧层，产生光化学烟雾，是造成大气污染的来源之一。按要求回答下列问题：

（1）NO₂与N₂O₄存在以下转化关系：2NO₂(g)N₂O₄(g)。

①已知：标准状况(25℃、101kPa)下，由最稳定的单质生成1mol化合物的焓变(或反应热)，称为该化合物的标准摩尔生成焓。几种氧化物的标准摩尔生成焓如表所示：

物质	NO(g)	NO2(g)	N2O4(g)	CO(g)
标准摩尔生成焓/(kJ·mol^-1)	90.25	33.18	9.16	-110.53

则NO₂转化成N₂O₄的热化学方程式为__。

②将一定量N₂O₄投入固定容积的恒温容器中，下述现象能说明反应达到平衡状态的是__(填标号)。

A．v(N₂O₄)=2v(NO₂)         B．气体的密度不变

C．不变             D．气体的平均相对分子质量不变

③达到平衡后，保持温度不变，将气体体积压缩到原来的一半，再次达到平衡时，混合气体颜色____填“变深”“变浅”或“不变”)，判断理由是___。

（2）在容积均为2L的甲、乙两个恒容密闭容器中，分别充入等量NO₂，发生反应：2NO₂(g)2NO(g)＋O₂(g)。保持温度分别为T₁、T₂，测得n(NO₂)与n(O₂)随时间的变化如图所示：

①T₁时，反应从开始到第2min，平均速率v(O₂)=__，该温度下平衡常数K=__。

②实验测得：v_正=k_正c²(NO₂)，v_逆=k_逆c²(NO)·c(O₂)，k_正、k_逆为速率常数，受温度影响，下列有关说法正确的是__(填标号)。

A．反应正向放热

B．a点处，v_逆(甲)<v_逆(乙)

C．k_正(T₂)>k_正(T₁)

D．温度改变，k_正与k_逆的比值不变

（3）硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)在碱性溶液中是较强的还原剂，可用于净化氧化度较高的NO_x废气，使之转化为无毒、无污染的N₂。请写出NO₂与硫代硫酸钠碱性溶液反应的离子方程式：__。

Answer

2NO2 (g)⇌N2O4(g) △H=−57.2 kJ∙mol−1 CD 0.05mol∙L−1∙min−1 变深 压缩体积，平衡正向移动，n(NO2)减小，但体积减小对浓度的影响更大，因而c(NO2)增大，颜色变深 0.8 BC 2NO2+S2O32−+2OH−=N2↑+2SO42−+H2O

【解析】

⑴①根据题意有I、N2(g) + 2O2(g)=2NO2(g) △H=−33.18kJ∙mol−1×2=−66.36 kJ∙mol−1，II、N2(g) + 2O2(g) = N2O4(g)△H=−9.16 kJ∙mol−1，根据盖斯定律，II-I可得；②根据化学平衡时正逆反应速率相等，各组分含量不变分析；③根据影响化学平衡因素分析可得。

⑵①T1时，反应从开始到第2min，n(NO2)从1.2mol减少到0.8mol，则反应NO2消耗0.4mol，生成氧气为0.2mol，可得O2平均反应速率，建立三段式算平衡常数；②A. 根据图可知，乙先达到平衡，则T2>T1，平衡时，甲中氧气0.4mol，乙中氧气多于0.4mol，则温度升高，氧气生成多，即温度升高有利于正方向；B. T2>T1，a点处，v逆(甲)T1，温度升高，反应速率快，k正(T2)>k正(T1)；D. v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)∙c(O2)，平衡时，v正=v逆，则，温度改变，K发生改变。

⑶NO2与硫代硫酸钠在碱性条件下生成氮气和硫酸钠，据此书写。

(1)①根据题意有I、N2(g)+2O2 (g)=2NO2 (g)△H=−33.18 kJ∙mol−1×2=−66.36 kJ∙mol−1，II、N2 (g)+2O2 (g)=N2O4(g)△H=−9.16kJ/mol，根据盖斯定律，II−I得：2NO2 (g)⇌N2O4(g) △H=−57.2 kJ∙mol−1；故答案为：2NO2 (g)⇌N2O4(g) △H= −57.2 kJ∙mol−1。

②将一定量N2O4投入固定容积的恒温容器中，

A. v(N2O4)=2v(NO2)，未说明正逆方向，故A错误；

B. 根据ρ=，气体的质量不变，容积固定，则密度始终不变，故B错误；

C. c(N2O4)、c(NO2)不变，反应达到平衡，故C正确；

D. 根据M=，混气质质量不变，反应2NO2(g)⇌N2O4(g)气体的物质的量减小，则从N2O4投入平均相对分子质量增大，不变时，达到平衡，故D正确；综上所述，答案为：CD。

③达到平衡后，保持温度不变，将气体体积压缩到原来的一半，根据反应2NO2(g)⇌ N2O4(g)，压缩体积，平衡正向移动，n(NO2)减小，但体积减小对浓度的影响更大，因而c(NO2)增大，再次达到平衡时，混合气体颜色变深；故答案为：变深；压缩体积，平衡正向移动，n(NO2)减小，但体积减小对浓度的影响更大，因而c(NO2)增大，颜色变深。

(2)①T1时，反应从开始到第2min，n(NO2)从1.2mol减少到0.8mol，则NO2反应了0.4mol，生成氧气为0.2mol，则v(O2)=0.2mol÷2L÷2min=0.05mol∙L−1∙min−1；平衡时，n(NO2)为0.4mol，列三段式：

则；故答案为：0.05mol∙L−1∙min−1；0.8。

②A. 根据图可知，乙先达到平衡，则T2>T1，平衡时，甲中氧气0.4mol，乙中氧气多于0.4mol，则温度升高，氧气生成多，即温度升高有利于正方向，正反应为吸热反应，故A错误；

B. T2>T1，a点处，v逆(甲)T1，温度升高，反应速率快，k正(T2)>k正(T1)，故C正确；

D. v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)∙c(O2)，平衡时，v正=v逆，则，温度改变，K发生改变，则k正与k逆的比值变化，故D错误；

综上所述，答案为BC。

(3)NO2与硫代硫酸钠在碱性条件下生成氮气和硫酸钠，离子反应为：2NO2+S2O32−+2OH−=N2↑+2SO42−+H2O；故答案为：2NO2+S2O32−+2OH−=N2↑+2SO42−+H2O。