Question

【題目】汽車尾氣的主要成分有CO、SO2、NO、NO2等。

（1）利用氨水可以將SO2、NO2吸收，原理如下圖所示。

請(qǐng)寫出NO2被吸收反應(yīng)的離子方程式___________________。

（2）科研工作者目前正在嘗試以二氧化鈦(TiO2)催化分解汽車尾氣的研究。

①已知：反應(yīng)Ⅰ：2NO(g)＋O2(g)==2NO2(g) ΔH1 ＝—113.0 kJ·molˉ1

反應(yīng)Ⅱ：2SO2(g)＋O2(g)==2SO3(1) ΔH2 ＝—288.4 kJ·molˉ1

反應(yīng)Ⅲ：3NO2(g)＋H2O(g)==2HNO3＋NO(g) ΔH3 ＝—138.0 kJ·molˉ1

則反應(yīng)NO2(g)＋SO2(g)==NO(g)＋SO3(1) ΔH4= _______________。

②已知TiO2催化尾氣降解原理可表示為：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH5； 2H2O(g)＋4NO(g)＋3O2(g) 4HNO3(g) ΔH6。

在O2、H2O(g)濃度一定條件下，模擬CO、NO的降解，得到其降解率（即轉(zhuǎn)化率）如圖所示。請(qǐng)解釋ts后NO降解率下降的可能原因_____________________。

（3）瀝青混凝土也可降解CO。如圖為在不同顆粒間隙的瀝青混凝土（α、β型）在不同溫度下，反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得CO降解率變化。結(jié)合如圖回答下列問題：

①已知在50℃時(shí)在α型瀝青混凝土容器中，平衡時(shí)O2濃度為0.01mol·L—1，求此溫度下CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)_______________。

②下列關(guān)于如圖的敘述正確的是_________________

A．降解率由b點(diǎn)到c點(diǎn)隨溫度的升高而增大，可知CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kb＜Kc

B．相同溫度下β型瀝青混凝土中CO降解速率比α型要大

C．d點(diǎn)降解率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失效

③科研團(tuán)隊(duì)以β型瀝青混凝土顆粒為載體，將TiO2改為催化效果更好的TiO2納米管，在10℃～60℃范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)谌鐖D中用線段與“”陰影描繪出CO降解率隨溫度變化的曲線可能出現(xiàn)的最大區(qū)域范圍_____________。

（4）TiO2納米管的制備是在弱酸性水溶液中以金屬鈦為陽(yáng)極進(jìn)行電解，寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 ____________________。

Answer 1

【答案】 2NO2+4HSO3—== N2+4SO42—+4H+ －87.7 kJ·molˉ1 由反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ可知ΔH6＝—615.0 kJ·molˉ1，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)體系中溫度升高，使平衡2H2O+4NO+3O2 4HNO3向逆反應(yīng)方向移動(dòng) B、C 見右圖 Ti－4e—+2H2O==TiO2+4H+

【解析】（1）本題考查離子方程式的書寫，根據(jù)題中所給信息，NO2轉(zhuǎn)化成N2，HSO3－被氧化成SO42－和H＋，利用化合價(jià)升降法進(jìn)行配平，即離子方程式為2NO2+4HSO3－= N2+4SO42－+4H＋ ；（2）考查熱化學(xué)方程式的書寫，以及影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，①根據(jù)蓋斯定律，得到(II－I)/2，△H4=(－288.4＋113)/2kJ·mol－1=－87.7kJ·mol－1；②依據(jù)I×3＋III×2，得出：△H6=(－113×3－138×2)kJ·mol－1=－615kJ·mol－1，CO燃燒是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，使2H2O+4NO+3O2 4HNO3向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此NO的降解率下降；（3）考查平衡常數(shù)的計(jì)算、以及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，①令起始時(shí)CO的濃度為1mol·L－1，則達(dá)到平衡時(shí)c(CO)=(1－x)mol·L－1，c(O2)=0.01mol·L－1，c(CO2)=xmol·L－1，根據(jù)平衡常數(shù)的定義，K=c2(CO2)/[c2(CO)×c(O2)]=x2/[(1－x)2×0.01]= ；②A、化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，CO的燃燒是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，b點(diǎn)溫度低于c點(diǎn)溫度，因此Kb>Kc，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)圖2，相同溫度下β型瀝青混凝土中CO降解速率比α型要大，故B正確；C、d點(diǎn)出現(xiàn)突變，CO的降解率降低，可能是溫度升高，造成催化劑失效，故C正確；③催化效果好，即加快反應(yīng)速率，但對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)無(wú)影響，即圖像是；（4）考查電極反應(yīng)式的書寫，金屬鈦?zhàn)麝?yáng)極，應(yīng)先失電子，根據(jù)電解目的，陽(yáng)極反應(yīng)式為Ti－4e－+2H2OTiO2+4H＋。