Question

【題目】空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要污染物為PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物質(zhì)。研究脫硝(除NOx)技術(shù)和脫硫(除SO2)技術(shù)都是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)，對(duì)于消除環(huán)境污染有重要意義。

(1)已知催化劑存在的條件下H2可以將NO還原為N2。下圖是一定條件下H2還原NO生成N2和1 mol水蒸氣的能量變化示意圖。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________ 。（ΔH用E1、E2、E3表示）

(2)升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率卻隨著溫度的升高而減小。某化學(xué)小組為研究該特殊現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因，查閱資料知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：

I．2NO(g)N2O2(g)(快)； v1正=k1正.c2(NO)；　v1逆=k1逆.c(N2O2) △H1＜0

II．N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)； v2正=k2正.c(N2O2)c(O2)； v2逆=k2逆.c2(NO2) △H2＜0

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式K=__________________。

②決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng) II，反應(yīng) I的活化能E1與反應(yīng) II的活化能E2的大小關(guān)系為E1___E2(填“＞”、“＜”或“=”)。根據(jù)速率方程分析，升高溫度該反應(yīng)速率減小的原因是___。

A．k2正增大，c(N2O2)增大

B．k2正減小，c(N2O2)減小

C．k2正增大，c(N2O2)減小

D．k2正減小，c(N2O2)增大

③由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到v2正～c(O2)的關(guān)系可用圖表示。當(dāng)x點(diǎn)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為____(填字母)。

(3)我國(guó)科學(xué)家在天然氣脫硫研究方面取得了新進(jìn)展，利用如圖裝置可發(fā)生反應(yīng)：H2S+O2=H2O2+S↓。

已知甲池中發(fā)生的反應(yīng)為：

①裝置中H+從__________ 移向__________(填“甲池”或“乙池”)。

②乙池溶液中發(fā)生的反應(yīng)為______________________________________。

Answer 1

【答案】 )2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1 < C d 乙池 甲池 H2S+=3I－+S↓+2H+

【解析】分析：本題是對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的綜合考察。根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算，正反應(yīng)活化能與逆反應(yīng)活化能的差值為反應(yīng)熱；利用反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)v正=v逆進(jìn)行反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算；根據(jù)圖示可知，氧氣變?yōu)檫^(guò)氧化氫，發(fā)生還原反應(yīng)，該極為電解池的陰極，硫化氫變?yōu)閱钨|(zhì)硫，發(fā)生氧化反應(yīng)，該極為電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氫離子向陰極移動(dòng)，據(jù)此解答此題。

詳解：(1)正反應(yīng)活化能為E3-E2 ，逆反應(yīng)活化能為E3- E1；生成1 mol水蒸氣，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH=（E3-E2）-（E3- E1）=(E1-E2)kJ·mol 1，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：H2(g)+NO(g)=1/2N2(g)+H2O(g) ΔH=(E1-E2)kJ·mol 1或?yàn)?H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1；正確答案：2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=2(E1-E2)kJ·mol 1。

(2)①I．2NO(g)N2O2(g)(快)； v1正=k1正.c2(NO)；　v1逆=k1逆.c(N2O2) △H1＜0

II．N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)； v2正=k2正.c(N2O2)c(O2)； v2逆=k2逆.c2(NO2) △H2＜0

由反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),所以v1正= v1逆、v2正= v2逆,所以v1正×v2正= v1逆×v2逆,即

即k1正.c2(NO)×k2正.c(N2O2)c(O2)= k1逆.c(N2O2)× k2逆.c2(NO2)，則有：K= c2(NO2)/ c2(NO)×c(O2)=；正確答案：。

②因?yàn)闆Q定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng)II,所以反應(yīng)I的活化能E1遠(yuǎn)小于反應(yīng)II的活化能E2；決定反應(yīng)速率的是反應(yīng)II，而溫度越高k2正增大，反應(yīng)速率加快，二氧化二氮的濃度減少，導(dǎo)致兩者的積減小；正確答案：< ；C。

③v2正升高到某一溫度時(shí)v2正減小,平衡逆向移動(dòng),氧氣的濃度增大,所以反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為d ；正確答案：d。

(3) ①?gòu)氖疽鈭D中看出，電子流向碳棒一極，該極為正極，氫離子從乙池移向甲池；正確答案：乙池 ；甲池。

②乙池溶液中，硫化氫與I3-發(fā)生氧化還原反應(yīng)：硫化氫失電子變?yōu)榱騿钨|(zhì)，I3-得電子變?yōu)镮－，離子反應(yīng)為H2S+I3-=3I－+S↓+2H+；正確答案：H2S+I3-=3I－+S↓+2H+。