Question

【題目】研究發現，NOx和SO2是霧霾的主要成分。

Ⅰ．NOx主要來源于汽車尾氣。

已知：N2(g) + 2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.5kJ/mol

2CO(g) + O2(g)2CO2(g) ΔH＝－566.00kJ/mol。

（1）為了減輕大氣污染，在汽車尾氣排氣管口采用催化劑將NO2和CO轉化成無污染氣體參與大氣循環。寫出該反應的熱化學方程式 。

（2）T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中發生反應2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g) +N2(g)，保持溫度和體積不變，反應過程（0~15min）中NO的物質的量隨時間變化的關系如圖所示。

①下列能說明該反應達到平衡狀態的是____________。

A．體系壓強保持不變 B．NO和CO的轉化率相等

C．混合氣體的密度保持不變 D．混合氣體的平均相對分子質量保持不變

②前10min以N2表示的化學反應速率v(N2)＝_______________；T℃時該化學反應的平衡常數K＝_______________；平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，平衡將_______移動（填“向左”、“向右”或“不）。15min時，若降低溫度，導致n(NO)發生如圖所示的變化，則該反應的ΔH 0（填“>”、“=”或“<”）。

Ⅱ．SO2主要來源于煤的燃燒。燃煤煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關鍵。

（3）如圖電解裝置可將霧霾中的NO、SO2分別轉化為NH4+和SO42－。

物質A的化學式為_____________，陰極的電極反應式是________________________。

Answer 1

【答案】除標注外，其余每空均2分

（1）2NO2（g）+4CO（g）4CO2（g）+N2（g）△H=－1199.5kJ/mol

（2）①AD；②0.005mol/(L·min)；5(mol/L)-1；向右；<（1分）

（3）H2SO4；NO+6H++5e－=NH4++H2O

【解析】

試題分析：

（1）已知：N2(g) + 2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.5kJ/mol ①

2CO(g) + O2(g)2CO2(g) ΔH＝－566.00kJ/mol。②

根據蓋斯定律：②×2①得到：2NO2（g）+4CO（g）4CO2（g）+N2（g）△H=－1199.5kJ/mol。

（2）①反應2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)是在恒溫恒容條件下進行的。A．本反應是反應后氣體分子數減小的反應，故體系壓強保持不變時說明反應已達到平衡狀態，A正確；B．因NO和CO的物質的量相等且轉化的量也相等，則NO和CO的轉化率一直相等，故NO和CO的轉化率相等時不能說明反應已達到平衡狀態，B錯誤；C．混合氣體的質量和體積都不變，則密度保持不變，故混合氣體的密度保持不變時不能說明反應已達到平衡狀態，C錯誤；D．混合氣體的總質量不變，總的物質的量在改變，則混合氣體的平均相對分子質量保持不變時說明反應已達到平衡狀態，D正確；答案選AD；

②起始時，NO為0.4mol，平衡時NO為0.2mol，

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

起始量：0.4mol 0.4mol 0 0

轉化量：0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.1mol

平衡量：0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.1mol

則平衡時的濃度：c(NO)=0.1mol/L，c(CO)=0.1mol/L，c(CO2)=0.1mol/L，c(N2)=0.05mol/L

前10min以N2表示的化學反應速率v(N2)＝0.1mol÷2L÷10min=0.005mol/(L·min)；

K＝＝5(mol/L)-1；

平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，則c(CO)=0.5mol/L，c(N2)=0.45mol/L，

Qc＝＝1.8＜K，則平衡將向右移動；

15min時，降低溫度，n(NO)減小，說明平衡正向移動，則該反應為放熱反應，ΔH<0。

（3）電解裝罝可將霧霾中的NO、SO2分別轉化為NH4+和SO42-，則電解方程式為5SO2+2NO+8H2O (NH4)2SO4+4H2SO4。由電解方程式可知，物質A為硫酸，其化學式為H2SO4；電解時，陽極上二氧化硫失電子生成硫酸根離子，陰極上NO得到電子轉化為NH4+，則陰極的電極反應式是NO + 6H+ + 5e－= NH4+ +H2O。