Question

氮的化合物是造成大气污染的主要物质。研究氮的化合物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。

（1）NO在空气中存在如下反应：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)△H，上述反应分两步完成，其反应历程如图所示：回答下列问题：

①写出反应I的热化学方程式___。

②对于总反应：2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)，对该反应体系升高温度发现总反应速率反而变慢，其原因可能是__(反应未使用催化剂)。

（2）用焦炭还原NO₂的反应为2NO₂(g)+2C(s)N₂(g)+2CO₂(g)，在恒温条件下，1molNO₂和足量C发生该反应，测得平衡时NO₂和CO₂的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：

①A、B两点的浓度平衡常数关系：K_c(A)___K_c(B)(填“<”“>”或“=”)

②A、B、C三点中NO₂的转化率最低的是___(填“A”“B”或“C”)点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数K_p(C)=___(K_p是用平衡分压代替平衡浓度计算)

（3）电化学气敏传感器可以监测空气环境中NH₃的含量，原理如图所示。负极的电极反应为___，假设有16.8L(标准状况)的氨气进入传感器参与反应，另一极需要通入标准状况下O₂的体积为___。

Answer

2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O2浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢 = B点 4Mpa 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 12.6L

【解析】

（1）①根据能量关系图，反应I为放热反应，热化学方程式2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 。故答案为：2NO(g)N2O2(g) △H=－(E3-E4)kJ·mol-1 ；

②反应I和反应Ⅱ中，反应I是快反应，会快速建立平衡状态，而反应Ⅱ是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ，对于总反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，对该反应体系升高温度发现总反应速率反而变慢，其原因可能是：温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O2浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢(反应未使用催化剂)。故答案为：温度升高后反应I平衡逆向移动，导致N2O2浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢；

（2）①A、B两点的温度相同，平衡常数K只与温度有关，A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)=Kc(B)，故答案为：=；

②2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)是个气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，A、B、C三点中NO2的转化率最低的是B点。故答案为：B；

③1mol NO2和足量C发生该反应，设反应二氧化氮x，列三段式：

从图知C点时NO2和CO2的物质的量浓度相同，则1-x=x，解得x=0.5，则平衡时总的物质的量为1.25mol，计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= =4Mpa，故答案为：4Mpa；

（3）原电池中，负极失去电子发生氧化反应，根据图可知，为氨气生成氮气，电极反应式为：2NH3-6e－+6OH－=N2+6H2O；正极的反应为：O2+4e－+H2O=4OH－，逸出氨气16.8L，参与反应氨气为0.75mol，则转移电子数为2.25mol，则氧气为×2.25mol=0.5625mol，故通入标准状况下02的体积为0.5625mol×22.4L·mol－1=12.6L；

故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；12.6L。