Question

13．氮氧化物是大氣污染物之一，目前，消除氮氧化物的方法有多種．
Ⅰ催化還原法．在汽車排氣管內安裝的催化轉化器，可使尾氣中主要污染物轉化為無毒物質．主要反應如下：：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1

化學鍵	O═O	C═O	C≡O
鍵能（Kj/moL）	497	803	1072

則反應2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-751kJ•mol^-1
（2）在一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中通入2molNO、1molCO，10分鐘時反應2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）達到平衡狀態(tài)，反應過程中反應物濃度隨時間變化情況如圖所示．
①前10分鐘內用氮氣表示的反應速率為0.02mol?L^-1?min^-1，計算該溫度下反應的平衡常數K為$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$L?mol^-1．（只列算式，不要求計算結果）
②若保持溫度不變，在15分鐘時向容器內再次充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，則此時反應的ν_正=ν_逆（填“＜”、“=”或“＞”）
程如下：NO$→_{反應Ⅰ}^{ClO_{2}}$ NO₂$→_{反應Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}水溶液}$N₂．已知反應Ⅰ的化學方程式為2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，則反應Ⅱ的化學方程式是2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；
若生成11.2L N₂（標準狀況），則消耗ClO₂67.5g．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根據反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，可得反應2CO+O₂=2CO₂的反應熱，再用蓋斯定律可得反應2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H；
（2）①根據圖表可知，反應在10min達到平衡，列三段式，由v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率，由化學平衡常數概念計算；
②若保持溫度不變，15min時再向該容器中充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，計算此時，反應的濃度商與K比較判斷反應進行方向；
Ⅱ、二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，根據氧化還原反應的規(guī)律知識書寫反應方程式，通過化學反應方程式計算．

解答 解：Ⅰ、（1）根據圖表鍵能數據，反應2CO+O₂=2CO₂的反應熱為2×1072kJ•mol^-1+497kJ•mol^-1-4×803kJ•mol^-1=-571kJ•mol^-1，
則已知：①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g））△H=-571kJ•mol^-1
根據蓋斯定律②-①可得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-751kJ•mol^-1；
故答案為：-751；
（2）①向體積為1L的密閉容器中通入2molNO、1molCO，由圖可知，反應在10min達到平衡，列三段式：
      2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
c始：2             1                   0           0
c轉：0.4         0.4                0.2         0.4
c平：1.6        0.6                 0.2         0.4
則前10分鐘內用氮氣表示的反應速率為$\frac{0.2mol/L}{10min}$=0.02mol?L^-1?min^-1；K=$\frac{c（{N}_{2}）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）{c}^{2}（CO）}$=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$；
故答案為：0.02mol?L^-1?min^-1；$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$；
②若保持溫度不變，15min時再向該容器中充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，
則：此時：C（NO）=3.2mol/L；C（CO）=0.6mol/L；C（CO₂）=0.8mol/L；C（N₂）=0.2mol/L；
反應的濃度商為$\frac{0.2×0．{8}^{2}}{3．{2}^{2}×0．{6}^{2}}$=$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$，說明反應達到平衡，則V_正=V_逆；
故答案為：=；
II、二氧化氮具有氧化性，亞硫酸鈉具有還原性，二者之間會發(fā)生氧化還原反應：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；結合化學反應2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl知道，N₂～2NO₂～2ClO₂，所以若生成11.2L即0.5molN₂（標準狀況），則消耗1molClO₂質量是1mol×67.5g/mol=67.5g；
故答案為：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；67.5．

點評 本題考查了反應熱、反應平衡的計算，氧化還原反應的相關計算，題目綜合性強，明確化學平衡移動原理讀取題目信息是解題關鍵，題目難度中等