Question

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，“節(jié)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(yīng)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(yīng)生成無污染氣體的熱化學(xué)方
程式：                             。
（2）將0.20 mol N0₂和0.10 mol CO充入一個(gè)容積恒定為1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，在不同條件下，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖所示。

①下列說法正確的是          （填序號(hào)）。
a．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化說明該反應(yīng)達(dá)到乎衡
b．當(dāng)向容器中再充人0． 20 mol NO時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，K增大
c．升高溫度后，K減小，N0₂的轉(zhuǎn)化率減小
d．向該容器內(nèi)充人He氣，反應(yīng)物的體積減小，濃度增大，所以反應(yīng)速率增大
②計(jì)算產(chǎn)物NO在0～2 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v（NO）=         mol·L^-1·min^-1
③第4 min時(shí)改變的反應(yīng)條件為      （填“升溫’’、“降溫’’）。
④計(jì)算反應(yīng)在第6 min時(shí)的平衡常數(shù)K=      。若保持溫度不變，此時(shí)再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡將           移動(dòng)（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有學(xué)者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO₂轉(zhuǎn)化為重要的化工原料。其負(fù)極反應(yīng)式為       ，當(dāng)有0.25 mol SO₂被吸收，則通過質(zhì)子（H⁺）交換膜的H+的物質(zhì)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(yīng)生成1mol CO₂和1mol NO 的熱化學(xué)方程式為NO₂（g）+CO（g）=NO（g） +CO₂（g）△H=-234kJ/mol     ③；NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體是氮?dú)夂投�氧化碳�(xì)怏w，根據(jù)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(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)始終不變，a錯(cuò)誤；b、體積不變，NO的物質(zhì)的量增加，濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，K不變，錯(cuò)誤；c、升高溫度后，平衡逆向移動(dòng)，K減小，N0₂的轉(zhuǎn)化率減小，正確；d、充入氦氣，容器體積不變，所以反應(yīng)物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤答選c；
②在0～2 min內(nèi)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(shí)反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向移動(dòng)，所以是升溫；
④6min時(shí)各物質(zhì)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(shí)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(dòng)；
(3)二氧化硫在負(fù)極通入，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為SO₂+ 2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，當(dāng)有0.25molSO₂被吸收時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.5mol，根據(jù)得失電子守恒，正極發(fā)生O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，則通過質(zhì)子（H⁺）交換膜的H+的物質(zhì)的量為0.5mol。