Question

2．氮元素的化合物種類繁多，性質也各不相同．
（1）圖1為一定溫度下1molNO₂（g）和1molCO（g）反應生成NO（g）和CO₂（g）過程中的能量變化示意圖．已知E₁=147.5kJ•mol^-1，E₂=376.2kJ•mol^-1（E₁、E₂為反應的活化能）．若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，則E₁減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．該反應的熱化學方程式為NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-228.7KJ/mol．
（2）硝基苯甲酸乙酯在OH^-存在的條件下發生水解反應：
O₂NC₆H₄COOC₂H₅+OH^-?O₂NC₆H₄COOO^-+C₂H₅OH
兩種反應物的初始濃度均為0.050mol•L^-1，某溫度下測得O₂NC₆H₄COOC₂H₅的轉化率α隨時間變化的數據如下表所示：

t/s	0	120	180	240	330	530	600	700	800
α/%	0	33	42	49	59	73	74	75	75

回答下列問題：①該反應在330s～530s的平均反應速率為$\frac{0.05×（73%-59%）}{200}$（只列算式，不做運算）
②為提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的轉化率，可以采取的措施有增加OH^-的濃度、移去產物． （寫1條即可）
（3）2015年8月12日天津港爆炸中有一定量的氰化物泄露，可用如圖2所示裝置除去含CN^-、Cl^-廢水中的CN^-，控制溶液pH為9～10，陽極產生的ClO^-將CN^-氧化為兩種無污染的氣體，該反應的離子方程式為2CN^-+5ClO^-+H₂O═N₂↑+2CO₂↑+5Cl^-+2OH^-，，其中兩個電極的材料分別為石墨和鐵，則石墨作陽極，其電極反應式為Cl^-+2OH^--2e^-═ClO^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）催化劑能降低反應的活化能，增大反應速率，反應的焓變=E₁-E₂，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出熱化學方程式；
（2）①根據轉化率計算濃度的變化計算反應速率V=$\frac{△c}{△t}$；
②為提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的平衡轉化率，可使平衡向正向移動，除溫度外，還可增加另一種反應物濃度或減小生成物的濃度；
（3）根據裝置圖，該電解質溶液呈堿性，電解時，陽極要生成氯氣，氯氣和氫氧根離子反應生成次氯酸根離子和水，ClO^-將CN^-氧化為兩種無污染的氣體，兩種氣體為二氧化碳和氮氣，據此分析．

解答 解：（1）若在反應體系中加入催化劑，能降低反應的活化能，反應速率增大，則E₁減小，圖象分析可知一定溫度下1molNO₂（g）和1molCO（g）反應生成NO（g）和CO₂（g）過程中，反應的焓變△H=E1-E2=147.5KJ/mol-376.2kJ/mol^-=-228.7KJ/mol，該反應的熱化學方程式為：NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-228.7KJ/mol，
故答案為：減小，NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-228.7KJ/mol；
（2）①該反應在330s～530s的平均反應速率=$\frac{0.05×（73%-59%）}{200}$，
故答案為；$\frac{0.05×（73%-59%）}{200}$；
②為提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的平衡轉化率，可使平衡向正向移動，可增加OH^-的濃度、移去產物，
故答案為：增加OH^-的濃度、移去產物；
（3）陽極產生的ClO^-將CN^-氧化為兩種無污染的氣體，兩種氣體為二氧化碳和氮氣，該反應在堿性條件下進行，所以應該有氫氧根離子生成，反應方程式為2CN^-+5ClO^-+H₂O═N₂↑+2CO₂↑+5Cl^-+2OH^-，該電解質溶液呈堿性，電解時，用不活潑金屬或導電非金屬作負極，可以用較不活潑金屬作正極，石墨做陽極，陽極上氯離子失電子生成氯氣，氯氣和氫氧根離子反應生成次氯酸根離子和水，所以陽極反應式為Cl^-+2OH^--2e^-═ClO^-+H₂O，
故答案為：2CN^-+5ClO^-+H₂O═N₂↑+2CO₂↑+5Cl^-+2OH^-，陽，Cl^-+2OH^--2e^-═ClO^-+H₂O．

點評 本題主要考查反應能量變化，反應速率計算和影響反應速率的實質理解，電解原理，明確各個電極上發生的反應及電解原理是解本題關鍵，注意電解池中堿性條件下電極反應書寫方法，題目難度中等．