Question

【題目】氮元素有多種氧化物。請回答下列問題：

（1）已知：H2的燃燒熱ΔH為－285.8kJ·mol－1。

N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝＋133kJ·mol－1

H2O(g)＝H2O(1) ΔH＝－44kJ·mol－1

則4H2(g) + 2NO2(g) = 4H2O(g) + N2(g) ΔH＝__________。

（2）一定溫度下，向2L恒容密閉容器中充入0.40mol N2O4，發生反應：N2O4(g)2NO2(g)，一段時間后達到平衡，測得數據如下：

時間／s	20	40	60	80	100
c(NO2)／(mol·L－1)	0.12	0.20	0.26	0.30	0.30

①0－40s內，v(NO2)＝________mol·L－1·s－1。

②升高溫度時，氣體顏色加深，則上述反應是________(填“放熱”或“吸熱”)反應。

③該溫度下反應的化學平衡常數K＝________mol·L－1。

④相同溫度下，若開始向該容器中充入0.80molN2O4，則達到平衡后c(NO2)________ (填“＞”“＝”或“＜”)0.60mol·L－1。

（3）N2O5是綠色硝化試劑，溶于水可得硝酸。下圖是以N2O4為原料電解制備N2O5的裝置。寫出陽極區生成N2O5的電極反應式(注意陽極區為無水環境，HNO3亦無法電離)：________________________。

（4）濕法吸收工業尾氣中的NO2，常選用燒堿溶液，產物為兩種常見的含氧酸鹽。該反應的離子方程式是____________________。

Answer 1

【答案】4H2（g）＋2NO2（g）＝N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1100.2kJ·mol－1 0.005 吸熱 1.8 ＜ N2O4－2e－＋2HNO3＝2N2O5＋2H＋ 2NO2 + 2OH— = NO2— + NO3— + H2O

【解析】

（1）①H2（g）+1/2O2（g）═H2O（l）；△H=-285.8kJ·mol－1，

②N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝＋133kJ·mol－1

③H2O(g)＝H2O(1) ΔH＝－44kJ·mol－1

由蓋斯定律①×4-②-③×4得：4H2（g）＋2NO2（g）＝N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1100.2kJ·mol－1；

(2)①由速率公式計算。②根據平衡移動原理判斷；③根據平衡常數表達式計算；④建立與原平衡放大2倍的等效平衡，然后將體積縮小到與原平衡相同。

（3）陽極發生氧化反應，注意非水體系，硝酸寫化學式；

（4）濕法吸收工業尾氣中的NO2，常選用燒堿溶液，產物為兩種常見的含氧酸鹽，硝酸鹽和亞硝酸鹽。寫出反應方程式。

（1）①H2（g）+1/2O2（g）═H2O（l）；△H=-285.8kJ·mol－1，

②N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝＋133kJ·mol－1

③H2O(g)＝H2O(1) ΔH＝－44kJ·mol－1

由蓋斯定律①×4-②-③×4得：4H2（g）＋2NO2（g）＝N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝-285.8KJ·mol－1×4-133kJ·mol－1+44kJ·mol－1×4=－1100.2kJ·mol－1；

（2） N2O4(g)2NO2(g)

c始(mol·L－1) 0.2 0

c變(mol·L－1) 0.15 0.3

c平(mol·L－1 ) 0.05 0.3

①0－40s內，v(NO2)＝0.2mol·L－1÷40s=0.005mol·L－1·s－1。

②升高溫度時，氣體顏色加深，平衡正向移動，則上述反應是吸熱反應。

③該溫度下反應的化學平衡常數K＝=1.8mol·L－1。

④相同溫度下，若開始向該容器中充入0.80molN2O4，相當于將原平衡放大2倍，然后加壓，平衡逆向移動，則達到平衡后c(NO2)＜0.60mol·L－1。

（3）以N2O4為原料電解制備N2O5，N2O4失電子被氧化，陽極區生成N2O5的電極反應式為：N2O4－2e－＋2HNO3＝2N2O5＋2H＋。

（4）濕法吸收工業尾氣中的NO2，常選用燒堿溶液，產物為兩種常見的含氧酸鹽，硝酸鹽和亞硝酸鹽，該反應的離子方程式是2NO2 + 2OH— = NO2— + NO3— + H2O。