Question

【題目】唐山市打造“山水園林城市”，因此研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。

（1）SO2的排放主要來自于煤的燃燒，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣中的SO2。已知吸收過程中相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

SO2(g)+NH3·H2O(aq)NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ·mol1；

NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH 2=b kJ·mol1；

2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq) ΔH 3=c kJ·mol1。

則反應(yīng)2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的ΔH =____kJ·mol1。

（2）以乙烯(C2H4)作為還原劑脫硝(NO)，脫硝機(jī)理如圖1，則總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______；脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖2，為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采用的條件是______。

（3）T1溫度時(shí)在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。實(shí)驗(yàn)測得：υ正=υ(NO)消耗=2υ(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2)，υ逆=(NO2) 消耗=k逆c2(NO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時(shí)刻測得容器中n(NO)、n(O2)如表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	1	0.6	0.4	0.2	0.2	0.2
n(O2)/mol	0.6	0.4	0.3	0.2	0.2	0.2

①T1溫度時(shí)k正/k逆=__________ L/mol。

②若將容器的溫度改變?yōu)門2時(shí)其k正=k逆，則T2__________T1(填“>”、“<”或“=")。

（4）已知：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H＝+181.5 kJ·mol－1，某科研小組嘗試?yán)�用固體表面催化工藝進(jìn)行NO的分解。若用、、和分別表示N2、NO、O2和固體催化劑，在固體催化劑表面分解NO的過程如圖所示。從吸附到解吸的過程中，能量狀態(tài)最低的是___(填字母序號(hào))。

（5）利用電解法處理高溫空氣中稀薄的NO(O2濃度約為NO濃度的10倍)，裝置示意圖如下，固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)O2－

①陰極的電極反應(yīng)式為______。

②消除一定量的NO所消耗的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算量，可能的原因是(不考慮物理因素)_________。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃左右、負(fù)載率3.0% 160 > C 2NO+4e-=N2+2O2- 陰極發(fā)生副反應(yīng)O2+4e-=2O2-

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學(xué)方程式疊加，可得相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

（2）由圖1可知，在催化劑的作用下，C2H4與NO、O2反應(yīng)最終生成N2、CO2、H2O， 據(jù)此寫出反應(yīng)的總方程式；根據(jù)圖2可知，為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)滿足脫硝率高，負(fù)載率低，適宜的溫度；

（3）①根據(jù)k正/k逆=c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)=K，依據(jù)表格數(shù)據(jù)列出三段式求出結(jié)論；

②k正=k逆時(shí)，則K=1，利用K與溫度的關(guān)系作答；

（4）該分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（5）①陰極是NO得到電子生成O2-和N2；

②電解裝置中下電極板上存在有O2，容易在陰極發(fā)生副反應(yīng)；

（1）根據(jù)蓋斯定律，將①×2+②×2+③可得2SO2(g)+4NH3H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O（1） 的△H=(2a+2b+c)kJ/mol；

（2）①根據(jù)圖1可以知道，在催化劑的作用下，C2H4與NO、O2反應(yīng)最終生成N2、CO2、H2O，反應(yīng)總方程式為: 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；由圖可知，b曲線的最高點(diǎn)處，脫硝率高，負(fù)載率低，溫度適宜，適宜適合條件為350℃、負(fù)載率3.0%；

（3）①根據(jù)v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗= k正c2(NO)·c(O2)，得出k正=v(NO)消耗/c2(NO)·c(O2)，根據(jù)v逆=v(NO2)消耗= k逆c2(NO2)，得出k逆= v(NO2)消耗/c2(NO2)，因?yàn)?/span>v(NO)消耗= v(NO2)消耗，所以k正/k逆= c2(NO2)/ [c2(NO)·c(O2)]=K，表格中初始物質(zhì)的量：n(NO)=1mol，n(O2)=0.6mol，體積為2L，則列出三段式如下：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

起（mol·L－1） 0.5 0.3 0

轉(zhuǎn)（mol·L－1） 0.4 0.2 0.4

平（mol·L－1） 0.1 0.1 0.4

K= c2(NO2)/[c2(NO)·c(O2)]= (0.4mol/L)2/[(0.1 mol/L) 2×(0.1 mol/L)]=160 L/mol，故答案為：160；

②若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時(shí)其k正=k逆，則K=1＜160，因反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H＜0，反應(yīng)放熱，K值減小，則對(duì)應(yīng)的溫度增大，即T2＞T1；

（4）A→B是NO斷鍵轉(zhuǎn)化為氮原子和氧原子，B→C是氮原子與氮原子結(jié)合轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，氧原子與氧原子結(jié)合轉(zhuǎn)化為氧氣，斷鍵吸熱，成鍵放熱，故能量最低的狀態(tài)是C處；

（5）①陰極是NO得到電子生成O2-和N2，其電極反應(yīng)式為：2NO +4e－== N2↑+ 2O2-；

②因O2濃度約為NO濃度的十倍，且電解裝置中下電極板上存在有O2，容易在陰極發(fā)生副反應(yīng)：O2+4e－==2O2-，導(dǎo)致耗能遠(yuǎn)高于理論值。