Question

12．NO能引起光化學(xué)煙霧，破壞臭氧層．處理NO有多種方法，請(qǐng)根據(jù)題意回答下列問題：
Ⅰ．利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO₂和N₂，化學(xué)方程式如下：
2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$  2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol
為了測定某催化劑作用下的反應(yīng)速率，在一定溫度下，向某恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的NO和CO發(fā)生上述反應(yīng)．用氣體傳感器測得不同時(shí)間NO濃度如表：

時(shí)間（s）	0	1	2	3	4	…
c（NO）/mol•L-1	1.00×10-3	4.00×10-4	1.70×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4	…

（1）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ（N₂）=2.08×10^-4mol/（L•s）（保留3位有效數(shù)字，下同）；計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的K=3.65×10⁶．
（2）達(dá)到平衡時(shí)，下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是BD．（填字母序號(hào)）
A．選用更有效的催化劑B．降低反應(yīng)體系的溫度
C．充入氬氣使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大D．充入CO使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大
（3）已知N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol；則CO的燃燒熱為284kJ/mol或△H=-284kJ/mol．
Ⅱ．臭氧也可用于處理NO．
（4）O₃氧化NO結(jié)合水洗可產(chǎn)生HNO₃和O₂，每生成1mol的HNO₃轉(zhuǎn)移3mol電子．
（5）O₃可由電解稀硫酸制得，原理如圖．圖中陰極為B（填“A”或“B”），陽極（惰性電極）的電極反應(yīng)式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)算出前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ（NO）=（1.00×10^-3-1.70×10^-4 ）÷2=4.15×10^-4mol/（L•s），根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，υ（N₂）=1/2υ（NO）=2.08×10^-4 mol/（L•s）；由表格數(shù)據(jù)看出第3s后c（NO）不變則達(dá)平衡，此時(shí)c（CO）=1.00×10^-4mol•L^-1，c（CO₂）=1.00×10^-3mol•L^-1 -1.00×10^-4mol•L^-1=9.00×10^-4mol•L^-1，c（N₂）=1/2c（CO₂）=4.50×10^-4mol•L^-1，根據(jù)K=c（CO₂）²×c（N₂）/（c（NO）²×c（CO）²）=3.65×10⁶，
（2）達(dá)到平衡時(shí)，要提高NO轉(zhuǎn)化率，即改變條件要使平衡正向移動(dòng)，
A．選用更有效的催化劑，平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．降低反應(yīng)體系的溫度，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正向移動(dòng)，故B正確；
C．充入氬氣使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．充入CO使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，相當(dāng)于增大CO濃度，平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率提高，故D正確．
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol及②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．根據(jù)蓋斯定律①÷2+②÷2得CO的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol；
Ⅱ．（4）O₃氧化NO結(jié)合水洗可產(chǎn)生HNO₃和O₂，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=化合價(jià)升高數(shù)，NO轉(zhuǎn)化為HNO₃ ，化合價(jià)升高3，每生成1mol的HNO₃轉(zhuǎn)移3mol電子
（5）根據(jù)已知圖，A極出來的是O₃，B極出來的是H₂，說明A極發(fā)生的氧化反應(yīng)為陽極，B極發(fā)生還原反應(yīng)為陰極，陽極（惰性電極）的電極反應(yīng)式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺

解答 解Ⅰ．（1）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)算出前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ（NO）=（1.00×10^-3-1.70×10^-4 ）÷2=4.15×10^-4mol/（L•s），根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，υ（N₂）=1/2υ（NO）=2.08×10^-4 mol/（L•s）；由表格數(shù)據(jù)看出第3s后c（NO）不變則達(dá)平衡，此時(shí)c（CO）=1.00×10^-4mol•L^-1，c（CO₂）=1.00×10^-3mol•L^-1 -1.00×10^-4mol•L^-1=9.00×10^-4mol•L^-1，c（N₂）=1/2c（CO₂）=4.50×10^-4mol•L^-1，根據(jù)K=c（CO₂）²×c（N₂）/（c（NO）²×c（CO）²）=3.65×10⁶，
故答案為：2.08×10^-4 mol/（L•s）；3.65×10⁶．
（2）達(dá)到平衡時(shí)，要提高NO轉(zhuǎn)化率，即改變條件要使平衡正向移動(dòng)，
A．選用更有效的催化劑，平衡不移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．降低反應(yīng)體系的溫度，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正向移動(dòng)，故B正確；
C．充入氬氣使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．充入CO使容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，相當(dāng)于增大CO濃度，平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率提高，故D正確．
故答案為：BD．
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol及②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．根據(jù)蓋斯定律①÷2+②÷2得CO的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol，
故答案為：284 kJ/mol或△H=-284kJ/mol．
Ⅱ．（4）O₃氧化NO結(jié)合水洗可產(chǎn)生HNO₃和O₂，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=化合價(jià)升高數(shù)，NO轉(zhuǎn)化為HNO₃ ，化合價(jià)升高3，每生成1mol的HNO₃轉(zhuǎn)移3mol電子
（5）根據(jù)已知圖，A極出來的是O₃，B極出來的是H₂，說明A極發(fā)生的氧化反應(yīng)為陽極，B極發(fā)生還原反應(yīng)為陰極，陽極（惰性電極）的電極反應(yīng)式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，
故答案為：3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，反應(yīng)能量變化的分析判斷和熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡的影響因素分析應(yīng)用，平衡常數(shù)計(jì)算，電極方程式的書寫等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．