Question

【題目】Ⅰ.電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如右圖所示（圖中電極均為石墨電極）。若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。

①寫出電解時NO2發生反應的電極反應式：________。

②若有標準狀況下2.24L NO2被吸收，通過陽離子交換膜（只允許陽離子通過）的H+為___mol。

Ⅱ.汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，已知汽車尾氣排放時容易發生以下反應：①△H1=+180kJ·mol-1，②△H2，③△H3，已知：CO和O2反應相關的化學鍵鍵能鍵能數據如下：

（1）在汽車上安裝三元催化轉化器可實現反應③，則該反應在________（填高溫、低溫或任何溫度）下能自發進行。

（2）為研究溫度、催化劑負載量和不同催化劑對NO去除率的影響。將NO和CO以一定的流速通過不同的催化劑進行反應經過相同時間內測量逸出氣體中NO的含量，從而確定尾氣脫氮率（脫氮率即NO的轉化率），圖1是不同負載量的Cu2+實驗結果，圖2是不同催化劑的實驗結果（催化劑①指3%Co2+，催化劑②指3%Cu2+）。

圖1 圖2

下列說法不正確的是________

A. 圖1說明Cu2+含量越高脫氮效果越好

B. 圖1說明Cu2+3%的催化劑在350℃左右脫氮效率最高

C. 圖2說明第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高

D. 圖2說明m點是平衡點

（3）在某溫度下，2L密閉容器中充入NO、CO各0.4mol進行反應③，測得NO物質的量變化如圖所示，5分鐘末反應達到平衡，該反應的平衡常數K=____。第6分鐘繼續加入0.2mol NO、0.2mol CO、0.2mol CO2和0.3mol N2，請在右圖中畫出到9分鐘末反應達到平衡NO的物質的量隨時間的變化曲線____。

Answer 1

【答案】NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ 0.1 低溫 ACD 5

【解析】

Ⅰ. ①由圖可知電解池，左室A電極上H+放電生成H2，為陰極，右室B電極為陽極，陽極通入NOx，生成硝酸，可寫出電極反應；

②有標準狀況下2.24L NO2被吸收，根據電極反應進行計算；

Ⅱ.（1）根據蓋斯定律可知2ΔH2-ΔH1=ΔH3，又ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，再用自發進行的反應ΔG＜0進行分析；

（2）圖中Cu2+3%的催化劑在350℃左右效率最高，圖2中催化劑只影響反應速率，轉化率不會發生變化，最高點催化劑活性最高，據此判斷；

（3）利用三段法進行基本的計算，再根據計算結果作圖。

Ⅰ. ①由圖可知電解池，左室A電極上H+放電生成H2，為陰極，右室B電極為陽極，陽極通入NOx，生成硝酸，電極反應為：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

②有標準狀況下2.24L NO2被吸收，根據NO2-e-+H2O=NO3-+2H+可知生成0.2mol H+，其中0.1mol H+用于生成硝酸，因而通過陽離子交換膜的H+為0.1mol；

Ⅱ. （1）根據蓋斯定律可知2ΔH2-ΔH1=ΔH3，又ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=1072kJ/mol+×497 kJ/mol-2×803 kJ/mol=-285.5 kJ/mol，ΔH＜0，ΔS＜0，自發進行的反應ΔG=ΔH-TΔS＜0可知反應在低溫下進行；

（2）A. 根據圖1可知Cu2+含量越高，脫氮效果不一定越好，A項錯誤；

B. 根據圖1可知Cu2+3%的催化劑在350℃左右效率最高，B項正確；

C. 催化劑只影響反應速率，轉化率不會發生變化，故催化劑②和催化劑①對轉化率無影響，C項錯誤；

D.最高點催化劑活性最高，與平衡轉化率無關，D項錯誤；

答案選ACD。

（3）由題干可得

2CO(g) + 2NO(g) = N2(g) +2CO2(g)

始(mol/L) 0.2 0.2 0 0

轉(mol/L) 0.1 0.1 0.05 0.1

平(mol/L) 0.1 0.1 0.05 0.1

平衡常數K==5；

第6分鐘繼續加入0.2mol NO、0.2mol CO、0.2mol CO2和0.3mol N2，則c(CO)==0.2mol/L，c(NO)==0.2mol/L，c(N2)==0.2mol/L，c(CO2)==0.2mol/L，Qc==5=K，即反應仍為平衡狀態，但NO的物質的量是原來的2倍，故圖為。