Question

7．霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾的源頭多種多樣，比如汽車尾氣、工業(yè)排放、建筑揚(yáng)塵、垃圾焚燒，甚至火山噴發(fā)等．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）汽車尾氣中的NO（g）和CO（g）在一定溫度和催化劑的條件下可凈化為N₂和CO₂．
①已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下

分子式/結(jié)構(gòu)式	NO/N≡O(shè)	CO/C≡O(shè)	CO2/O≡C=O	N2/N≡N
化學(xué)鍵	N≡O(shè)	C≡O(shè)	C≡O(shè)	N≡N
鍵能（kJ/mol）	632	1072	750	946

請(qǐng)完成汽車尾氣凈化中NO（g）和CO（g）發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（ g）?N₂（ g）+2CO₂（g）的△H=-538kJ/mol．
②若上述反應(yīng)在恒溫、恒容的密閉體系中進(jìn)行，并在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，則下列圖象符合題意的是D（填選項(xiàng)序號(hào)）．（圖甲中v_正、K、n、P_總分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量和總壓強(qiáng)）
（2）在t₁℃下，向體積為10L的恒容密閉容器中通入NO和CO，測(cè)得了不同時(shí)間是NO和CO的物質(zhì)的量如下表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
n（NO）/×10-2mol	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
n（NO）/×10-1mol	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

t₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=500，既能增大反應(yīng)速率又能使平衡正向移動(dòng)的措施是加壓．（寫出一種即可）
（3）降低溫度，NO₂（g）將轉(zhuǎn)化為N₂O₄（g），以N₂O₄、O₂、熔斷NaNO₃組成的燃料電池裝置如圖1所示，在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，Y為N₂O₅，有關(guān)石墨I(xiàn)電極反應(yīng)式看表示為N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2N₂O₅．
（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)．如圖2，采用NH₃作還原劑，煙氣以一定的流速通過(guò)兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率．反應(yīng)原理為：NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O（g），相關(guān)說(shuō)法正確的是AB．
A．上述反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．催化劑①②分別適合于240℃和450℃脫氮
C．曲線①②最高點(diǎn)表示此時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率最高
D．相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率沒(méi)有影響

Answer 1

分析 （1）①化學(xué)反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物舊鍵斷裂吸收的能量和產(chǎn)物中新鍵生成釋放的能量之差，據(jù)此計(jì)算書寫熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)概念是利用生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，代入平衡濃度即可計(jì)算出平衡常數(shù)；根據(jù)影響反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的因素來(lái)回答；
（3）燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；先根據(jù)化合價(jià)判斷生成氧化物N₂O₅的電極，再根據(jù)離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式；
（4）A．溫度升高脫氮率降低，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
B．根據(jù)圖象判斷，脫氨率最高的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度應(yīng)是最適宜溫度；
C．最高點(diǎn)為催化劑活性最高的溫度；
D．增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答 解：（1）①化學(xué)反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物舊鍵斷裂吸收的能量和產(chǎn)物中新鍵生成釋放的能量之差，所以2NO（g）+2CO（ g）?N₂（ g）+2CO₂（g）的△H=（2×632+1072×2）-（750×4+946）kJ/mol=-538kJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2CO（ g）?N₂（ g）+2CO₂（g）的△H=-538kJ/mol；
②A、t₁時(shí)正反應(yīng)速率仍然在變化，說(shuō)明沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B、平衡常數(shù)只受溫度的影響，反應(yīng)在恒溫、恒容的密閉體系中進(jìn)行，K始終不變，故B錯(cuò)誤；
C、t₁時(shí)二氧化碳和一氧化氮的物質(zhì)的量還在變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率不相等，反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D、反應(yīng)前后氣體的系數(shù)和在變化，所以總壓不變的狀態(tài)達(dá)到了平衡狀態(tài)，故D正確；
故選D；
（2）向體積為10L的恒容密閉容器中通入NO和CO，NO和CO反應(yīng)生成CO₂和N₂，反應(yīng)方程式為：
                2NO+2CO?2CO₂ +N₂
起始濃度：1×l0^-2 3.6×l0^-2  0    0
轉(zhuǎn)化濃度：0.9×l0^-2 0.9×l0^-2 0.9×l0^-2 0.45×l0^-2
平衡濃度：0.1×l0^-2 2.7×l0^-2 0.9×l0^-2 0.45×l0^-2
反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{（0.45×10{\;}^{-2}）（0.9×10{\;}^{-2}）{\;}^{2}}{（0.1×10{\;}^{-2}）{\;}^{2}（2.7×10{\;}^{-2}）{\;}^{2}}$=500，加壓既能增大反應(yīng)速率又能使平衡正向移動(dòng)，
故答案為：500；加壓；
（3）以N₂O₄、O₂、熔融NaNO₃組成的燃料電池裝置如下圖所示，在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，N₂O₄在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高為+5價(jià)，氧化物為N₂O₅，反應(yīng)的電極反應(yīng)為：N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2 N₂O₅，
故答案為：N₂O₅，N₂O₄+2NO₃^--2e^-=2 N₂O₅；
（4）A．脫氮率達(dá)到最高點(diǎn)之后繼續(xù)升高溫度，脫氨率降低，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；
B．兩種催化劑分別在240℃和450℃左右催化效率最高，說(shuō)明此時(shí)催化劑的活性最大，故B正確；
C．圖象研究的是不同催化劑在不同的溫度下的活性比較，最高點(diǎn)為催化劑活性最大的狀態(tài)，與平衡轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故選：AB．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、燃料電池原理、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計(jì)算以及化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題等知識(shí)，題目難度中等．