问题 问答题

(16分)NO和NO2是常见的氮氧化物,研究它们的综合利用有重要意义。

(1)氮氧化物产生的环境问题有          (填一种)。

(2)氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下:

①反应Ⅰ为:NO+O3=NO2+O2,生成11.2 L O2(标准状况)时,转移电子的物质的量是       mol。

②反应Ⅱ中,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,反应的化学方程式是      

(3)硝化法是一种古老的生产硫酸的方法,同时实现了氮氧化物的循环转化,主要反应为:

NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ·mol-1

①已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1

写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式                  

②一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入NO2和SO2各1 mol,5min达到平衡,此时容器中NO 和NO2的浓度之比为3∶1,则NO2的平衡转化率是      

③上述反应达平衡后,其它条件不变时,再往容器中同时充入

NO2、SO2、SO3、NO各1mol,平衡 (填序号)。

A.向正反应方向移动

B.向逆反应方向移动

C.不移动

(4)某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO3,装置如图,电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是            

答案

(1)产生光化学烟雾或形成酸雨(1分) (2)①1(2分)

②6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2(3分)

(3)①2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g) △H=-113.0 kJ·mol-1(3分) ②75%(2分)③A(2分)

(4)NO-3e+2H2O=NO3+4H+(3分)

题目分析:(1)氮氧化物产生的环境问题有产生光化学烟雾或形成酸雨等。

(2)①根据反应NO+O3=NO2+O2可知,每生成生成1mol氧气,反应中氮元素的化合价就从+2价升高到+4价,失去2个电子,则11.2 L O2(标准状况)即0.5mol氧气时,转移电子的物质的量是1mol。

②反应ⅡNO2中氮元素的化合价是+4价,而尿素中氮元素的化合价是-3价,当n(NO2)∶n[CO(NH2)2]=3∶2时,根据电子得失守恒可知,氮原子均转化为氮气,则根据原子守恒可知,其余产物是水和CO2,所以反应的化学方程式是6NO2+4CO(NH2)2=7N2+8H2O+4CO2

(3)①已知:反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 kJ·mol-1、NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知前者减去后者乘以2即得到2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g),则△H=-196.6 kJ·mol-1+41.8 kJ·mol-1×2=-113.0 kJ·mol-1

②            NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始量(mol) 1         1       0       0

转化量(mol) x        x        x        x

平衡量(mol)1-x    1-x       x        x

则根据容器中NO 和NO2的浓度之比为3∶1可知x:(1-x)=3∶1

解得x=0.75

所以NO2的平衡转化率是75%

③反应前后体积不变,则可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,则根据②可知,该温度下反应的平衡常数K= =9。若其它条件不变时,再往容器中同时充入NO2、SO2、SO3、NO各1mol,则此时 =1.96<9,所以反应向正反应方向进行,答案选A。

(4)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,因此NO在负极通入,氧气在正极通入。电解质溶液显酸性,因此负极电极反应式为NO-3e+2H2O=NO3+4H+

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