Question

【題目】目前汽車尾氣中的NO處理有以下幾種方法：

（1）在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器。NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H 。

①已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1＝＋180.5kJ·mol－1

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2＝－393.5kJ·mol－1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1

則△H=______。

②一個(gè)興趣小組對(duì)某汽車?yán)鋯��?dòng)時(shí)的尾氣催化處理過程中CO、NO百分含量隨時(shí)間變化如圖1所示，前0﹣10s 階段，CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是_____________________。同時(shí)該小組在固定容積為2L的密閉容器中通入NO和CO各2mol進(jìn)行反應(yīng)，n(CO2)隨溫度（T）、壓強(qiáng)（P）和時(shí)間（t）的變化曲線如圖2所示，圖中的曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)反應(yīng)從開始到平衡時(shí)用CO2表示的平均反應(yīng)速率分別為v(Ⅰ)、v（Ⅱ）、v（Ⅲ），則三者大小關(guān)系為______________。

圖1 圖2

（2）活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO。在1L恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測(cè)得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強(qiáng)如下表：

	活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol	P/MPa
200℃	2.000	0.0400	0.0300	0.0300	3.93
X	2.005	0.0500	0.0250	0.250	4.56

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，寫出容器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____，并判斷X_____200℃（用“＞”、“＜“或“=”填空），計(jì)算反應(yīng)體系在200℃時(shí)的平衡常數(shù)Kp =_____（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù)）。

（3）用間接電化學(xué)法除去NO的過程，如圖所示。已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，B極為_________(填“陽極”或“陰極”)；寫出A極的電極反應(yīng)式：____________。

Answer 1

【答案】 -746.5kJ·mol－1 尚未達(dá)到催化劑工作溫度（或尚未達(dá)到反應(yīng)的溫度） v(Ⅰ)>v（Ⅲ）>v（Ⅱ） C+2NON2+CO2 ＞ 0.5625 陽極 2HSO3-+2e－+2H＋==S2O42-+2H2O

【解析】分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律解答；②根據(jù)曲線的拐點(diǎn)時(shí)間來確定化學(xué)反應(yīng)速率的大小；
（2）根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響知識(shí)來回答判斷，根據(jù)三段式來進(jìn)行計(jì)算，據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素來確定轉(zhuǎn)化率的變化；（3）由HSO3-到S2O42-，硫元素的化合價(jià)降低分析。
詳解：（1）① 2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H，

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1＝＋180.5kJ·mol－1

② C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2＝－393.5kJ·mol－1

③2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1，

則根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①-③即得到反應(yīng)2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)的反應(yīng)熱△H=2△H2-△H1－△H3=（-393.5kJ·mol－1）×2-180.5kJ·mol－1

-（-221kJ·mol－1）=-746.5kJ·mol－1 。
②從圖1看出CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是尚未達(dá)到催化劑工作溫度（或尚未達(dá)到反應(yīng)的溫度）。

根據(jù)圖象中，達(dá)平衡用到的時(shí)間，可以知道反應(yīng)速率是：υ（Ⅰ）＞υ（Ⅲ）＞υ（Ⅱ），故答案為：υ（Ⅰ）＞υ（Ⅲ）＞υ（Ⅱ）；
（2）由題設(shè)信息及表中數(shù)據(jù)可知C、NO、A、B反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比為0.03:0.06:0.03:0.03=1:2:1:1，且C被氧化，結(jié)合原子守恒可推出生成物為N2和CO2，則反應(yīng)方程式為： C+2NON2+CO2；

反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，溫度升高壓強(qiáng)增大；

Kp== =0.5625，

故答案為：C+2NON2+CO2；＞；0.5625；

（3）由HSO3-到S2O42-，硫元素的化合價(jià)降低，可知該電極反應(yīng)得電子，在電解池的陰極附近發(fā)生，B極為陽極，A極為陰極，電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，為酸性環(huán)境，因此陰極附近電極反應(yīng)式為2 HSO3-+2e-+2H+= S2O42-+2H2O ；因此，本題答案為：陽極 ；2HSO3-+2e－+2H＋==S2O42-+2H2O。