Question

【題目】研究CO、NOx、SO2等的處理方法對環境保護有重要意義。

（1）科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，其反應為：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) △H=－746.8kJ·mol-1

①為了研究外界條件對該反應的影響，進行下表三組實驗，測得不同時刻NO的濃度(c)隨時間變化的趨勢如圖1所示。1、2、3代表的實驗編號依次是___________。（已知在使用等質量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率。）

實驗 編號	溫度 (℃)	NO初始濃度(mol·L－1)	CO初始濃度 (mol·L－1)	催化劑比表面積(m2·g－1)	催化劑用量(g)
Ⅰ	280	1.20×10－3	5.80×10－3	82	50
Ⅱ	280	1.20×10－3	5.80×10－3	124	50
Ⅲ	350	1.20×10－3	5.80×10－3	124	50

②圖2表示NO的平衡轉化率(α)隨溫度、壓強變化的示意圖。X表示的是__________，理由是________；Y表示的是________，且Y1________Y2（填“>”或“<”）。

（2）一定溫度下，將NO2與SO2以體積比1:2置于密閉容器中發生反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，達到平衡時SO3的體積分數為25%。該反應的平衡常數K=_______。

（3）利用原電池反應可實現NO2的無害化，總反應為6NO2+8NH37N2+12H2O，電解質溶液為堿性。工作一段時間后，該電池負極區附近溶液pH________（填“變大”、“變小”或“不變”），正極電極反應式為_______。

Answer 1

【答案】 Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ 溫度 該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向左移動，α(NO)降低 該反應為氣體分子數減小的反應，壓強增大，平衡向右移動，α(NO)增大 壓強 1.8 變小 2NO2+8e－+4H2O N2+8OH－

【解析】試題分析：（1）①先達到平衡，說明反應速率快，溫度高，3首先達到平衡，說明3的溫度最高，即曲線3為III，其他條件相同，催化劑表面積大，反應速率加快，但對平衡無影響，因此曲線1是II，則曲線2為I；②如果X為溫度，根據線的走向，正反應方向為放熱反應，隨著溫度的升高，平衡向逆反應方向進行，NO的轉化率降低，符合線的走向，因此X為溫度，假設X為壓強，反應前氣體系數之和大于反應后氣體系數之和，隨著壓強增大，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，不符合線的走向，因此X為溫度，Y為壓強，作等溫線，壓強增大，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，即Y2>Y1；(2) NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始： 1 2 0 0

變化： x x x x

平衡： 1－x 2－x x x

因此有x/3×100%=25%，解得x=0.75，K=c(NO)×c(SO3)/[c(SO2)×c(NO2]=0.75×0.75/(0.25×1.25)=1.8；(3)負極區失去電子，化合價升高，因此NH3在負極反應，反應式為2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，消耗OH－，c(OH－)降低，pH變小，NO2在正極上反應，NO2得到電子，正極反應式為2NO2+8e－+4H2ON2+8OH－。