Question

中科院大氣研究所研究員張仁健課題組與同行合作，對(duì)北京地區(qū)PM2.5化學(xué)組成及來源的季節(jié)變化研究發(fā)現(xiàn)，北京PM2.5有6個(gè)重要來源，其中，汽車尾氣和燃煤分別占4%、18%．
（1）用于凈化汽車尾氣的反應(yīng)為：
2NO（g）+2CO（g）

催化劑  .

2CO₂（g）+N₂（g），已知該反應(yīng)在570K時(shí)的平衡常數(shù)為1×10⁵⁹，但反應(yīng)速率極慢．下列說法正確的是：

 

．
A．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或CO
B．提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度
C．增大壓強(qiáng)，上述平衡右移，故實(shí)際操作中可通過增壓的方式提高其凈化效率
D．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑
（2）CO對(duì)人類生存環(huán)境的影響很大，CO治理問題屬于當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)問題．鎳與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ni（s）+4CO（g）?Ni（CO）₄（g），鎳與CO反應(yīng)會(huì)造成鎳催化劑中毒．為防止鎳催化劑中毒，工業(yè)上常用SO₂除去CO，生成物為S和CO₂．已知相關(guān)反應(yīng)過程的能量變化如圖1所示

則用SO₂除去CO的熱化學(xué)方程式為

 

．
（3）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)．發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是：2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）

180℃    .

催化劑

2N₂（g）+3H₂O（g）△H＜0．為提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是（任意填一種）

 

．
（4）利用ClO₂氧化氮氧化物反應(yīng)過程如下：
NO

ClO2

反應(yīng)Ⅰ

NO₂

Na2SO3水溶液

反應(yīng)Ⅱ

N₂
反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl，反應(yīng)Ⅱ的離子方程式是

 

．若有11.2L N₂生成（標(biāo)準(zhǔn)狀況），共消耗NO

 

 g．
（5）工業(yè)廢氣中含有的NO₂還可用電解法消除．用NO₂為原料可制新型綠色硝化劑N₂O₅．制備方法之一是先將NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄，然后采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖2所示．
Pt乙為

 

極，電解池中生成N₂O₅的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：常見的生活環(huán)境的污染及治理,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素,電解原理

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：（1）A、反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底；
B、尾氣溫度已經(jīng)很高，再升高溫度的意義不大；
C、從平衡常數(shù)分析反應(yīng)進(jìn)行程度，凈化設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益分析；
D、提高凈化速率的最好方法是使用高效催化劑．
（2）依據(jù)圖象書寫熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算得到．
（3）使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)可以提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率．
（4）根據(jù)二氧化氮具有氧化性，能氧化Na₂SO₃生成Na₂SO₄，本身被還原成氮?dú)�；通過化學(xué)方程式建立關(guān)系式然后計(jì)算；
（5）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去電子，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成，Pt甲為陽極．

解答： 解：（1）A．該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，排出的氣體中一定含有NO或CO，故A錯(cuò)誤；
B．尾氣溫度已經(jīng)很高，再升高溫度，反應(yīng)速率提高有限，且消耗更多能源，意義不大，故B錯(cuò)誤；
C、因平衡常數(shù)已經(jīng)較大，增大壓強(qiáng)雖然平衡正向移動(dòng)，但對(duì)設(shè)備要求更高，不符合生成經(jīng)濟(jì)效益，故C錯(cuò)誤；
D、研制高效催化劑可提高反應(yīng)速率，解決反應(yīng)極慢的問題，有利于尾氣的轉(zhuǎn)化，故C正確；
故選：D；
（2）圖1：S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₁=-aKJ/mol
圖2CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-bKJ/mol；
依據(jù)蓋斯定律②×2-①得到：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+CO₂（g）△H=2△H₂-△H₁=-（2b-a）KJ/mol，
故答案為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+CO₂（g）△H=-（2b-a）KJ/mol；
（3）使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)可以提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率，增加反應(yīng)物濃度平衡正向移動(dòng)，所以可以采取增大NH₃濃度的措施，由于此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，此反應(yīng)正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積增大的方向，減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，
故答案為：增大NH₃濃度（或減小壓強(qiáng)、降低溫度）；
（4）二氧化氮具有氧化性，能氧化Na₂SO₃生成Na₂SO₄，本身被還原成氮?dú)猓�方程式�?NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄，
由2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl，2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄得：
      4NO～N₂ 
 30×4g     22.4L
  60g      11.2L
所以共消耗NO60g，
故答案為：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；60；
（5）N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽極區(qū)生成，因此Pt甲為陽極，pt乙即為陰極，陽極反應(yīng)式為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案為：陰；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及熱化學(xué)方程式的計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)、電解原理、氧化還原原理等知識(shí)點(diǎn)，題目綜合性程度一般，難度中等，掌握好原理是關(guān)鍵．