Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NO2、NO、CO、NO2- 等大氣污染物和水污染物的處理對建設美麗中國具有重要意義。

（1）已知：①NO2 + CO CO2 + NO 該反應的平衡常數為K1（下同）

每1mol下列物質分解為氣態基態原子消耗能量分別為

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH＝+179.5 kJ/mol K2

③2NO(g) +O2(g)2NO2(g) ΔH＝-112.3 kJ/mol K3

試寫出NO與CO反應生成無污染物氣體的熱化學方程式____________________________以及此熱化學方程式的平衡常數K=____________（用K1、K2、K3表示）

（2）污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應為：2NO2+4CO4CO2+N2，某溫度下，在1L密閉容器中充入0.1mol NO2和0.2mol CO，此時容器的壓強為1個大氣壓，5秒時反應達到平衡時，容器的壓強變為原來的，則反應開始到平衡時CO的平均反應速率v(CO)=________。

若此溫度下，某時刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L，要使反應向逆反應方向進行，a的取值范圍________________。

（3）電化學降解NO2-的原理如下圖：

①電源的負極是____________（填A或B）陰極反應式為________________。

②若電解過程中轉移了6mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差為_____g。

Answer 1

【答案】 0.008mol/(L·s) 0≤a<0.8（或a<0.8） B （或） 32

【解析】（1）根據焓變＝反應物總鍵能－生成物總鍵能，則反應①NO2 (g)+ CO(g) CO2 (g)+ NO(g) ΔH1＝（812+1076-1490-632）kJ/mol =-234 kJ/mol，②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2＝+179.5 kJ/mol ；③2NO(g) +O2(g)2NO2(g) ΔH3＝-112.3 kJ/mol ；根據蓋斯定律，由③+①×2-②得反應2NO(g) + 2CO(g)= N2(g)+ 2CO2 (g) ΔH＝ΔH3+ΔH1×2-ΔH2 =-112.3 kJ/mol +（-234 kJ/mol）×2-179.5 kJ/mol =-759.8 kJ/mol；當總反應式相加時平衡常數相乘、相減時相除、成倍時為冪，則平衡常數K=；

（2）設達到平衡時CO的濃度改變x，則：

2NO2 + 4CO 4CO2 + N2

起始濃度(mol/L）：0.1 0.2 0 0

改變濃度(mol/L）： x 2x 　2x　 　x

平衡濃度(mol/L）：0.1-x 0.2-2x 2x x 　　　

故=，解得x=0.02mo/L，v(CO)= =0.008mol/(L·s)；

K==；若此溫度下，某時刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L，要使反應向逆反應方向進行，則Q==<K=，解得a<0.8，a的取值范圍為0≤a<0.8或a<0.8；（3）根據電化學降解NO2-的原理圖可知，Ag/Pt電極上NO2-轉化為N2，氮元素化合價從+3價降為0價，被還原，發生還原反應，作為陰極，則電源B為負極，故①電源的負極是B，陰極反應式為：2NO2-+6e-+4H2O=N2↑+8OH-或2NO2-+6e-+8H+=N2↑+4H2O；②根據圖示裝置，陽極反應為2H2O-4e－=O2↑+4H＋，轉移6mol電子時，陽極消耗3mol水，產生6molH+進入陰極室，陽極室質量減少54g；陰極反應為2NO2-+6e-+8H+=N2↑+4H2O，陰極室中放出1molN2（28g），同時有6molH+（6g）進入陰極室，因此陰極室質量減少22g，膜兩側電解液的質量變化差（△m左-△m右）＝54g-22g＝32g。