Question

9．氮及其化合物的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題，下面是氮的氧化物的幾種不同情況下的轉(zhuǎn)化．

（1）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ•mol^-1
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
則SO₂氣體與NO₂氣體反應(yīng)生成SO₃氣體和NO氣體的反應(yīng)為放熱（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．
（2）向絕熱恒容密閉容器中通入SO₂和NO₂，一定條件下使反應(yīng)SO₂（g）+NO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖如圖1所示．
①反應(yīng)在c點(diǎn)未達(dá)（填“達(dá)到”或“未到”）平衡狀態(tài)．
②開始時(shí)，在該容器中加入：
Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g）； 
II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），
則達(dá)化學(xué)平衡時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Ⅰ＜Ⅱ（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）用氫氧化鈉溶液吸收氮的氧化物時(shí)發(fā)生下列反應(yīng)：
2NaOH+NO+NO₂?2NaNO₂+H₂O
2NaOH+2NO₂?NaNO₂+NaNO₂+H₂O
將反應(yīng)混合液和氫氧化鈉溶液分別加到如圖2所示的電解槽中進(jìn)行電解，A室產(chǎn)生了N₂．
①電極Ⅰ是陰極，B室產(chǎn)生的氣體是O₂．
②A室NO₂^-發(fā)生的電極反應(yīng)是2NO₂^-+6e^-+6H₂O=8OH^-+N₂↑．
（4）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．現(xiàn)有NO、NO₂的混合氣6L，可用同溫同壓下7L的NH₃恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N₂，則原混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比為1：3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)所給的條件反應(yīng)，結(jié)合要求的目標(biāo)反應(yīng)，將條件反應(yīng)調(diào)整計(jì)量數(shù)并做相應(yīng)的加減得目標(biāo)反應(yīng)，反應(yīng)熱做相應(yīng)的變化即可；
（2）①反應(yīng)達(dá)平衡的根本標(biāo)志是V_正=V_逆，而c點(diǎn)的只是V_正最大而已；
②容器恒容絕熱，SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H＜0，反應(yīng)放熱，若在該容器中加入：Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g），則開始反應(yīng)放熱；若在容器中加入II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），則開始時(shí)反應(yīng)吸熱，據(jù)此分析平衡常數(shù)；
（3）通過A室產(chǎn)生了N₂，可知A極的電解質(zhì)溶液為NaNO₃和NaNO₂的混合溶液，NO₂^-在A極放電為N₂，則A為陰極；則B極為陽極，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，OH^-在B極放電，據(jù)此分析；
（4）設(shè)出NO的體積為XL，NO₂的體積為YL，則有X+Y=6 ①然后根據(jù)和氨氣反應(yīng)時(shí)得失電子數(shù)守恒可有：2X+4Y=7×3 ②將兩式聯(lián)立解答．

解答 解：（1）已知：2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1 ①
2NO（g）+O₂ （g）?2NO₂ （g）△H=-113.0kJ•mol^-1 ②
根據(jù)蓋斯定律，將$\frac{1}{2}$（①-②）可得：SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H=$\frac{1}{2}$[（-196.6kJ•mol^-1）-（-113.0kJ•mol^-1）]=-41.6KJ/mol，該反應(yīng)的焓變△H＜0，為放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
（2）①化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達(dá)平衡，
故答案為：未達(dá)；
②容器恒容絕熱，SO₂（g）+NO₂（g）?NO（g）+SO₃ （g）△H＜0，反應(yīng)放熱，若在該容器中加入：Ⅰ：1molSO₂（g）和1molNO₂（g），則開始反應(yīng)放熱，溫度升高平衡左移，K減小；若在容器中加入II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），則開始時(shí)反應(yīng)吸熱，溫度降低平衡右移，K增大，故該反應(yīng)的平衡常數(shù)Ⅰ＜Ⅱ，
故答案為：＜；
（3）通過A室產(chǎn)生了N₂，可知I極的電解質(zhì)溶液為NaNO₃和NaNO₂的混合溶液，NO₂^-在I放電為N₂，則A為陰極；則II極為陽極，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，OH^-在II極放電．
①電極I為陰極，由于B室為NaOH溶液，且II極為陽極，故在II極放電的是氫氧根：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，即產(chǎn)生的氣體為氧氣，
故答案為：陰極；O₂；
②NO₂^-在陰極得電子被還原為氮?dú)�，結(jié)合B室的溶液是中性溶液，故放電的方程式為：2NO₂^-+6e^-+6H₂O=8OH^-+N₂↑，
故答案為：2NO₂^-+6e^-+6H₂O=8OH^-+N₂↑；
（4）設(shè)出NO的體積為XL，NO₂的體積為YL，根據(jù)混合氣體的體積為6L，則有X+Y=6 ①
氨氣反應(yīng)時(shí)，NO和NO2得電子，而氨氣失電子，根據(jù)得失電子數(shù)守恒可有：2X+4Y=7×3 ②
將兩式聯(lián)立即可解得X=1.5，Y=4.5，則有X：Y=1：3，
故答案為：1：3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的大小比較以及電化學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，注意掌握蓋斯定律的內(nèi)容、電解原理，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．