Question

【題目】

汽車(chē)尾氣中的氮氧化物氣體是導(dǎo)致霧霾的要原因之一。請(qǐng)回答下列有關(guān)尾氣治理的問(wèn)題：

（1）用化學(xué)方程式解釋汽車(chē)尾氣中含有NO的原因_______________________________。

（2）汽車(chē)排氣管內(nèi)安裝的催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車(chē)尾氣中的主要污染物NO、CO轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的大氣循環(huán)物質(zhì)。

已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJmol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H= -221.0kJmol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H= -393.5 kJmol-1

則分析反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H= ___________kJmol-1。

（3）將0.20mol NO和0.10molCO充入一個(gè)容積恒定為1L的密閉容器中，在不同條件下反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖1所示。

①計(jì)算反應(yīng)在第9-12 min時(shí)的平衡常數(shù)K=____________。

②第12 min時(shí)改變的反應(yīng)條件可能是_____________(任寫(xiě)一條)。

（4）某研究機(jī)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室以Ag-ZSM-5為催化劑。測(cè)得單位時(shí)間內(nèi)NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖2所示。

①若不使用CO，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度超過(guò)775 K時(shí)，NO的分解率降低，其可能的原因是________________。

②在n(NO)/n(CO) =1的條件下，為更好地除去NO，應(yīng)控制的最佳溫度應(yīng)在____ K左右。

（5）氮氧化物進(jìn)入水體可轉(zhuǎn)化為NO3-，電化學(xué)降解法可用于治理水中NO3-的污染，原理如右圖所示。則電源正極為______（選填“A”或“B”），陰極電極反應(yīng)式為__________________。

Answer 1

【答案】 N2 + O2 2NO —746.5 0.35（或） 溫度升高 NO的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行 870K(只要在850-900K均可） A 2NO3-+10e-+12H+==N2↑+6H2O

【解析】試題分析：（1）氮?dú)馀c氧氣在高溫、放電條件下生成NO；（2）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H；（3）①根據(jù) 計(jì)算9-12 min時(shí)的平衡常數(shù)；②根據(jù)圖1，第12 min時(shí)NO、CO濃度增大、N2濃度減小，平衡逆向移動(dòng)；（4）①NO的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行；②n(NO)/n(CO) =1的條件下，850-900K時(shí)NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率幾乎達(dá)到100%；（5）根據(jù)圖示，右池中NO3-發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)?/span>，所以右池是陰極，陰極NO3-得電子生成氮?dú)?/span>；

解析：（1）氮?dú)馀c氧氣在高溫、放電條件下生成NO，反應(yīng)方程式是N2 + O2 2NO；（2）①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJmol-1；②2C(s)+O2(g)=2CO (g) △H= -221.0kJmol-1；③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H= -393.5 kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H= —746.5 kJmol-1；（3）①9-12 min時(shí)c(NO)=0.16mol/L、c(CO)=0.06 mol/L、c(N2)=0.02 mol/L、c(CO2)=0.04 mol/L，0.35；②根據(jù)圖1，第12 min時(shí)NO、CO濃度增大、N2濃度減小，平衡逆向移動(dòng)，所以改變的條件可能是升高溫度；（4）①NO的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行，所以當(dāng)溫度超過(guò)775 K時(shí)，NO的分解率降低；②n(NO)/n(CO) =1的條件下，850-900K時(shí)NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率幾乎達(dá)到100%，為更好地除去NO，應(yīng)控制的最佳溫度應(yīng)在870K左右；（5）根據(jù)圖示，右池中NO3-發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)?/span>，所以右池是陰極，B是電源負(fù)極、A是電源正極，陰極NO3-得電子生成氮?dú)猓�電極反應(yīng)為2NO3-+10e-+12H+==N2↑+6H2O；