Question

【題目】汽車尾氣的主要成分有CO、SO2、NO、NO2等。

（1）利用氨水可以將SO2、NO2吸收，原理如下圖所示。

請寫出NO2被吸收反應的離子方程式___________________。

（2）科研工作者目前正在嘗試以二氧化鈦(TiO2)催化分解汽車尾氣的研究。

①已知：反應Ⅰ：2NO(g)＋O2(g)==2NO2(g) ΔH1 ＝—113.0 kJ·molˉ1

反應Ⅱ：2SO2(g)＋O2(g)==2SO3(1) ΔH2 ＝—288.4 kJ·molˉ1

反應Ⅲ：3NO2(g)＋H2O(g)==2HNO3＋NO(g) ΔH3 ＝—138.0 kJ·molˉ1

則反應NO2(g)＋SO2(g)==NO(g)＋SO3(1) ΔH4= _______________。

②已知TiO2催化尾氣降解原理可表示為：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH5； 2H2O(g)＋4NO(g)＋3O2(g) 4HNO3(g) ΔH6。

在O2、H2O(g)濃度一定條件下，模擬CO、NO的降解，得到其降解率（即轉化率）如圖所示。請解釋ts后NO降解率下降的可能原因_____________________。

（3）瀝青混凝土也可降解CO。如圖為在不同顆粒間隙的瀝青混凝土（α、β型）在不同溫度下，反應相同時間，測得CO降解率變化。結合如圖回答下列問題：

①已知在50℃時在α型瀝青混凝土容器中，平衡時O2濃度為0.01mol·L—1，求此溫度下CO降解反應的平衡常數_______________。

②下列關于如圖的敘述正確的是_________________

A．降解率由b點到c點隨溫度的升高而增大，可知CO降解反應的平衡常數Kb＜Kc

B．相同溫度下β型瀝青混凝土中CO降解速率比α型要大

C．d點降解率出現突變的原因可能是溫度升高后催化劑失效

③科研團隊以β型瀝青混凝土顆粒為載體，將TiO2改為催化效果更好的TiO2納米管，在10℃～60℃范圍內進行實驗，請在如圖中用線段與“”陰影描繪出CO降解率隨溫度變化的曲線可能出現的最大區域范圍_____________。

（4）TiO2納米管的制備是在弱酸性水溶液中以金屬鈦為陽極進行電解，寫出陽極的電極反應式 ____________________。

Answer 1

【答案】 2NO2+4HSO3—== N2+4SO42—+4H+ －87.7 kJ·molˉ1 由反應Ⅰ、Ⅲ可知ΔH6＝—615.0 kJ·molˉ1，隨著反應的進行，反應體系中溫度升高，使平衡2H2O+4NO+3O2 4HNO3向逆反應方向移動 B、C 見右圖 Ti－4e—+2H2O==TiO2+4H+

【解析】（1）本題考查離子方程式的書寫，根據題中所給信息，NO2轉化成N2，HSO3－被氧化成SO42－和H＋，利用化合價升降法進行配平，即離子方程式為2NO2+4HSO3－= N2+4SO42－+4H＋ ；（2）考查熱化學方程式的書寫，以及影響化學平衡移動的因素，①根據蓋斯定律，得到(II－I)/2，△H4=(－288.4＋113)/2kJ·mol－1=－87.7kJ·mol－1；②依據I×3＋III×2，得出：△H6=(－113×3－138×2)kJ·mol－1=－615kJ·mol－1，CO燃燒是放熱反應，隨著反應進行溫度升高，使2H2O+4NO+3O2 4HNO3向逆反應方向進行，因此NO的降解率下降；（3）考查平衡常數的計算、以及影響化學反應速率的因素，①令起始時CO的濃度為1mol·L－1，則達到平衡時c(CO)=(1－x)mol·L－1，c(O2)=0.01mol·L－1，c(CO2)=xmol·L－1，根據平衡常數的定義，K=c2(CO2)/[c2(CO)×c(O2)]=x2/[(1－x)2×0.01]= ；②A、化學平衡常數只受溫度的影響，CO的燃燒是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向進行，b點溫度低于c點溫度，因此Kb>Kc，故A錯誤；B、根據圖2，相同溫度下β型瀝青混凝土中CO降解速率比α型要大，故B正確；C、d點出現突變，CO的降解率降低，可能是溫度升高，造成催化劑失效，故C正確；③催化效果好，即加快反應速率，但對化學平衡移動無影響，即圖像是；（4）考查電極反應式的書寫，金屬鈦作陽極，應先失電子，根據電解目的，陽極反應式為Ti－4e－+2H2OTiO2+4H＋。