Question

【題目】氮及其化合物如NH3及銨鹽、N2H4、N2O4等在中學(xué)化學(xué)、化工工業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域占有重要地位。

（1）已知反應(yīng)NO2(g)+CO(g) = NO(g) +CO2(g)的能量變化如上圖所示，下列說法正確的是________。

A．圖中A→B的過程為放熱過程

B．1molNO2和1molCO的鍵能總和大于1molNO和1molCO2的鍵能總和

C．該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)

D．1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量

（2）N2O4與NO2之間存在反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率[α(N2O4)]隨溫度的變化如圖所示。

①由圖推測(cè)該反應(yīng)的△H___0（填“>”或“<”），理由為________________。

②圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下，已知N2O4的起始?jí)簭?qiáng)為108 kPa，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________kPa（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

③在一定條件下，該反應(yīng)N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系υ( N2O4)=k1p(N2O4)，υ(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)。相應(yīng)的速率壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示，一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp的關(guān)系是k1=___________，在下圖上標(biāo)出的點(diǎn)中，能表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)為__________（填字母代號(hào)）。

（3）采用電解法處理含鉻廢水原理如下圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為___________，陽極區(qū)溶液中發(fā)生反應(yīng)： ________________________，陰極產(chǎn)生的氣體為_______(填化學(xué)式)。

Answer 1

【答案】C > 溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H>0 115.2 Kpk2/2 B點(diǎn)與D點(diǎn) Fe-2e-＝Fe2＋ Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋ +6Fe3＋ +7H2O H2

【解析】

根據(jù)化學(xué)平衡的特征分析解答；根據(jù)影響化學(xué)平衡的外界因素及勒夏特列原理分析解答；根據(jù)電解池原理分析解答。

(1)從圖像分析可知，A點(diǎn)比C點(diǎn)高，即反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

A.A→B的過程化學(xué)鍵斷裂，吸收能量，故A錯(cuò)誤；

B.該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以1molNO2和1molCO的鍵能總和小于1molNO和1molCO2的鍵能總和，故B錯(cuò)誤；

C. 反應(yīng)前后元素化合價(jià)發(fā)生變化，則為氧化還原反應(yīng)，故C正確；

D. 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量高于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量，故D錯(cuò)誤。

故選C。

(2) ①由圖像可知，隨溫度升高，N2O4的轉(zhuǎn)化率增大，平衡向右移動(dòng)，所以正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，即△H>0，故答案為為：> ；溫度升高，α（N2O4）增加，說明平衡右移，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H>0 。

②N2O4的轉(zhuǎn)化率是0.4，設(shè)原來N2O4的物質(zhì)的量為xmol，轉(zhuǎn)化的NO2物質(zhì)的量為0.8xmol，則混合氣體的物質(zhì)的量=（x-0.4x+0.8x）mol=1.4xmol，相同條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，所以反應(yīng)后壓強(qiáng)==151.2kPa，四氧化二氮的分壓=151.2KPa×=64.8kPa，二氧化氮的分壓=151.2KPa×=86.4kPa，化學(xué)平衡常數(shù)K==115.2(kPa)；

③化學(xué)平衡常數(shù)Kp=[p（NO2）]2÷p（N2O4），達(dá)到平衡時(shí)用不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以υ（NO2）消耗：υ（N2O4）消耗=k2[p（NO2）]2：[k1p（N2O4）]=2：1，化學(xué)平衡常數(shù)Kp=[p（NO2）]2÷p（N2O4），

則k1=k2·Kp，滿足平衡條件υ（NO2）消耗=2υ（N2O4）消耗即為平衡點(diǎn)，B、D點(diǎn)的N2O4、NO2的消耗速率之比為1：2，所以B點(diǎn)與D點(diǎn)為平衡點(diǎn)；

(3)根據(jù)圖示分析，陽極失去電子，故A為陽極，B為陰極，電極反應(yīng)式為：
陽極：Fe－2e－=Fe2＋，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，然后在陽極區(qū)溶液中，Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，故答案為： Fe-2e-＝Fe2＋， Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋ +6Fe3＋ +7H2O ，H2。