Question

【題目】工業廢氣和汽車尾氣含有多種氮氧化物，以NOx表示，NOx能破壞臭氧層，產生光化學煙霧，是造成大氣污染的來源之一。按要求回答下列問題：

（1）NO2與N2O4存在以下轉化關系：2NO2(g)N2O4(g)。

①已知：標準狀況(25℃、101kPa)下，由最穩定的單質生成1mol化合物的焓變(或反應熱)，稱為該化合物的標準摩爾生成焓。幾種氧化物的標準摩爾生成焓如表所示：

物質	NO(g)	NO2(g)	N2O4(g)	CO(g)
標準摩爾生成焓/(kJ·mol-1)	90.25	33.18	9.16	-110.53

則NO2轉化成N2O4的熱化學方程式為__。

②將一定量N2O4投入固定容積的恒溫容器中，下述現象能說明反應達到平衡狀態的是__(填標號)。

A．v(N2O4)=2v(NO2) B．氣體的密度不變

C．不變 D．氣體的平均相對分子質量不變

③達到平衡后，保持溫度不變，將氣體體積壓縮到原來的一半，再次達到平衡時，混合氣體顏色____填“變深”“變淺”或“不變”)，判斷理由是___。

（2）在容積均為2L的甲、乙兩個恒容密閉容器中，分別充入等量NO2，發生反應：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)。保持溫度分別為T1、T2，測得n(NO2)與n(O2)隨時間的變化如圖所示：

①T1時，反應從開始到第2min，平均速率v(O2)=__，該溫度下平衡常數K=__。

②實驗測得：v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數，受溫度影響，下列有關說法正確的是__(填標號)。

A．反應正向放熱

B．a點處，v逆(甲)<v逆(乙)

C．k正(T2)>k正(T1)

D．溫度改變，k正與k逆的比值不變

（3）硫代硫酸鈉(Na2S2O3)在堿性溶液中是較強的還原劑，可用于凈化氧化度較高的NOx廢氣，使之轉化為無毒、無污染的N2。請寫出NO2與硫代硫酸鈉堿性溶液反應的離子方程式：__。

Answer 1

【答案】2NO2 (g)N2O4(g) △H=57.2 kJmol1 CD 0.05molL1min1 變深 壓縮體積，平衡正向移動，n(NO2)減小，但體積減小對濃度的影響更大，因而c(NO2)增大，顏色變深 0.8 BC 2NO2+S2O32+2OH=N2↑+2SO42+H2O

【解析】

⑴①根據題意有I、N2(g) + 2O2(g)=2NO2(g) △H=33.18kJmol1×2=66.36 kJmol1，II、N2(g) + 2O2(g) = N2O4(g)△H=9.16 kJmol1，根據蓋斯定律，II-I可得；②根據化學平衡時正逆反應速率相等，各組分含量不變分析；③根據影響化學平衡因素分析可得。

⑵①T1時，反應從開始到第2min，n(NO2)從1.2mol減少到0.8mol，則反應NO2消耗0.4mol，生成氧氣為0.2mol，可得O2平均反應速率，建立三段式算平衡常數；②A. 根據圖可知，乙先達到平衡，則T2>T1，平衡時，甲中氧氣0.4mol，乙中氧氣多于0.4mol，則溫度升高，氧氣生成多，即溫度升高有利于正方向；B. T2>T1，a點處，v逆(甲)<v逆(乙)；C. T2>T1，溫度升高，反應速率快，k正(T2)>k正(T1)；D. v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)c(O2)，平衡時，v正=v逆，則，溫度改變，K發生改變。

⑶NO2與硫代硫酸鈉在堿性條件下生成氮氣和硫酸鈉，據此書寫。

(1)①根據題意有I、N2(g)+2O2 (g)=2NO2 (g)△H=33.18 kJmol1×2=66.36 kJmol1，II、N2 (g)+2O2 (g)=N2O4(g)△H=9.16kJ/mol，根據蓋斯定律，III得：2NO2 (g)N2O4(g) △H=57.2 kJmol1；故答案為：2NO2 (g)N2O4(g) △H= 57.2 kJmol1。

②將一定量N2O4投入固定容積的恒溫容器中，

A. v(N2O4)=2v(NO2)，未說明正逆方向，故A錯誤；

B. 根據ρ=，氣體的質量不變，容積固定，則密度始終不變，故B錯誤；

C. c(N2O4)、c(NO2)不變，反應達到平衡，故C正確；

D. 根據M=，混氣質質量不變，反應2NO2(g)N2O4(g)氣體的物質的量減小，則從N2O4投入平均相對分子質量增大，不變時，達到平衡，故D正確；綜上所述，答案為：CD。

③達到平衡后，保持溫度不變，將氣體體積壓縮到原來的一半，根據反應2NO2(g) N2O4(g)，壓縮體積，平衡正向移動，n(NO2)減小，但體積減小對濃度的影響更大，因而c(NO2)增大，再次達到平衡時，混合氣體顏色變深；故答案為：變深；壓縮體積，平衡正向移動，n(NO2)減小，但體積減小對濃度的影響更大，因而c(NO2)增大，顏色變深。

(2)①T1時，反應從開始到第2min，n(NO2)從1.2mol減少到0.8mol，則NO2反應了0.4mol，生成氧氣為0.2mol，則v(O2)=0.2mol÷2L÷2min=0.05molL1min1；平衡時，n(NO2)為0.4mol，列三段式：

則；故答案為：0.05molL1min1；0.8。

②A. 根據圖可知，乙先達到平衡，則T2>T1，平衡時，甲中氧氣0.4mol，乙中氧氣多于0.4mol，則溫度升高，氧氣生成多，即溫度升高有利于正方向，正反應為吸熱反應，故A錯誤；

B. T2>T1，a點處，v逆(甲)<v逆(乙)，故B正確；

C. T2>T1，溫度升高，反應速率快，k正(T2)>k正(T1)，故C正確；

D. v正=k正c2(NO2)，v逆=k逆c2(NO)c(O2)，平衡時，v正=v逆，則，溫度改變，K發生改變，則k正與k逆的比值變化，故D錯誤；

綜上所述，答案為BC。

(3)NO2與硫代硫酸鈉在堿性條件下生成氮氣和硫酸鈉，離子反應為：2NO2+S2O32+2OH=N2↑+2SO42+H2O；故答案為：2NO2+S2O32+2OH=N2↑+2SO42+H2O。