Question

隨著大氣污染的日趨嚴重，“節能減排”，減少全球溫室氣體排放，研究NO_x、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具體有重要意義。
（1）如圖是在101 kPa，298K條件下1mol NO₂和1mol CO反應生成1mol CO₂和1mol NO過程中的能量變化示意圖。

已知：

請寫出NO與CO反應生成無污染氣體的熱化學方
程式：                             。
（2）將0.20 mol N0₂和0.10 mol CO充入一個容積恒定為1L的密閉容器中發生反應，在不同條件下，反應過程中部分物質的濃度變化狀況如圖所示。

①下列說法正確的是          （填序號）。
a．容器內的壓強不發生變化說明該反應達到乎衡
b．當向容器中再充人0． 20 mol NO時，平衡向正反應方向移動，K增大
c．升高溫度后，K減小，N0₂的轉化率減小
d．向該容器內充人He氣，反應物的體積減小，濃度增大，所以反應速率增大
②計算產物NO在0～2 min內平均反應速率v（NO）=         mol·L^-1·min^-1
③第4 min時改變的反應條件為      （填“升溫’’、“降溫’’）。
④計算反應在第6 min時的平衡常數K=      。若保持溫度不變，此時再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡將           移動（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有學者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO₂轉化為重要的化工原料。其負極反應式為       ，當有0.25 mol SO₂被吸收，則通過質子（H⁺）交換膜的H+的物質的量為     mol。

Answer 1

（1）2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8kJ/mol；（2分）
（2）①c （2分） ②0.015 （2分）③升溫  （2分）④1/36 （2分） 逆向（2分）
（3）SO₂+ 2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺  （2分）    0.5   （2分）

試題分析：（1）由圖知298K條件下1mol NO₂和1mol CO反應生成1mol CO₂和1mol NO 的熱化學方程式為NO₂（g）+CO（g）=NO（g） +CO₂（g）△H=-234kJ/mol     ③；NO與CO反應生成無污染氣體是氮氣和二氧化碳氣體，根據蓋斯定律得②-①+2×③即為所求，所以答案是2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8kJ/mol；
（2）①NO₂（g）+CO（g）=NO（g） +CO₂（g），該反應為反應前后氣體物質的量不變的可逆反應，壓強始終不變，a錯誤；b、體積不變，NO的物質的量增加，濃度增大，平衡逆向移動，K不變，錯誤；c、升高溫度后，平衡逆向移動，K減小，N0₂的轉化率減小，正確；d、充入氦氣，容器體積不變，所以反應物的濃度不變，平衡不移動，錯誤答選c；
②在0～2 min內NO的濃度增加0.03mol/L,所以v（NO）="0.03mol/L/2min=0.015" mol·L^-1·min^-1
③第4 min時反應物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向移動，所以是升溫；
④6min時各物質的平衡濃度分別為c(NO₂)="0.18" mol·L^-1,c(CO)="0.08" mol·L^-1,c(NO)=c(CO₂)="0.02" mol·L^-1,所以K= c(NO)·c(CO₂)/c(NO₂)·c(CO)=1/36；此時再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，則c(NO)·c(CO₂)/c(NO₂)·c(CO)>1/36，所以平衡逆向移動；
(3)二氧化硫在負極通入，發生氧化反應，電極反應式為SO₂+ 2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，當有0.25molSO₂被吸收時，轉移電子的物質的量是0.5mol，根據得失電子守恒，正極發生O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，則通過質子（H⁺）交換膜的H+的物質的量為0.5mol。