Question

合理利用或转化NO₂、SO₂、CO、NO等污染性气体是人们共同关注的课题。

Ⅰ.某化学课外小组查阅资料后得知：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)　ΔH₁＜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)　ΔH₂＜0

请回答下列问题：

(1)反应2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g)的ΔH＝________(用含ΔH₁和ΔH₂的式子表示)。一定温度下，反应2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g)达到平衡状态，写出用k_1正、k_1逆、k_2正、k_2逆表示平衡常数的表达式K＝________。

(2)决定2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g)反应速率的是反应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“＝”)。

Ⅱ.(3)反应N₂O₄(g)⇌2NO₂(g)，在一定条件下N₂O₄与NO₂的消耗速率与自身压强有如下关系：v(N₂O₄)＝k₁·p(N₂O₄)，v(NO₂)＝k₂·p²(NO₂)。其中k₁、k₂是与温度有关的常数。一定温度下，相应的速率与压强关系如图所示，在图中标出的点中，能表示该反应达到平衡状态的两个点是____________________，理由是_________________________________________

(4)在25 ℃时，将a mol·L^－1的氨水溶液与0.02 mol·L^－1 HCl溶液等体积混合后溶液恰好呈中性(忽略溶液混合后体积的变化)，用含a的表达式表示25 ℃时NH₃·H₂O的电离常数K_b＝____。用质量分数为17%，密度为0.93 g·cm^－3的氨水，配制200 mL a mol·L^－1的氨水溶液，所需原氨水的体积V＝________ mL。

(5)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO₂分别转化为NH₄⁺和SO₄^2-。物质A的化学式为__________，阴极的电极反应式是_____________________________________________。

Answer

△H1+△H2 < BD 图中只有D点NO2的消耗速率是B点N2O4的消耗速率的2倍，所以表示达到化学平衡状态的点是BD (2×10-9 )/（a-0.02） 21.5a或200a/9.3或2000a/93 H2SO4 NO+6H++5e-=NH4++H2O

【解析】

Ⅰ.（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=；

（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；

II .（3）满足平衡条件υ（NO2）=2υ（N2O4）即为平衡点，B、D点的压强之比等于其反应速率之比为1：2，所以B、D为平衡点；

（3）反应后溶液中c（NH4+）=c（Cl-）=0.01mol/L，c（NH3•H2O）=mol/L-c（NH4+）=mol/L，c（OH-）=10-7mol/L，则Kb===(2×10-9 )/（a-0.02）；设氨水的体积为VmL，则根据稀释定律可知：V×0.93g·cm-3×17%=amol·L-1×0.2L，解得V=21.5a mL。

（4）NO得电子生成铵根，离子方程式为NO+5e-+6H+=NH4++H2O，为阴极反应，阳极上SO2失电子形成硫酸。