Question

7．汽車(chē)尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車(chē)尾氣凈化的主要原理為2NO+2CO?2CO₂+N₂．在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，隨溫度（T）和時(shí)間（t）的變化曲線如圖1所示．
①T₁＜（填“＞”“＜”或“=”）T₂．
②在T₂溫度下，0～2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=0.05mol/（L•s）．
③若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖2正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd．
（2）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．用Fe作催化劑時(shí)，在氨氣足量的情況下，不同$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$對(duì)應(yīng)的脫氮率如圖3所示．脫氮效果最佳的$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$=1：1．此時(shí)對(duì)應(yīng)的脫氮反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃+NO+NO₂?2N₂+3H₂O．
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可形成燃料電池，其原理如圖4所示．該電池在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極上生成N₂ O₅，其電極反應(yīng)式為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)到達(dá)平衡的時(shí)間判斷溫度高低，根據(jù)平衡時(shí)二氧化碳的濃度判斷溫度對(duì)平衡的影響，進(jìn)而判斷△H；
②由圖可知，T₂溫度平衡時(shí)，二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（N₂）；
③a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
b、到達(dá)平衡后，溫度為定值，平衡常數(shù)不變，結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化，判斷溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響；
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
d、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
（2）根據(jù)縱坐標(biāo)判斷，相同溫度下，脫氫率越高的效果越好，脫氮反應(yīng)是氨氣和二氧化氮、一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?br />（3）據(jù)題意電池總反應(yīng)4NO₂+O₂=2N₂O₅，通入氣體判斷兩極，二氧化氮一端為原電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣一端電極為原電池正極，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；

解答 解：（1）①由圖1可知，溫度T₁先到達(dá)平衡，故溫度T₁＞T₂，溫度越高平衡時(shí)，二氧化碳的濃度越低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
②由圖可知，T₂溫度時(shí)2s到達(dá)平衡，平衡時(shí)二氧化碳的濃度變化量為0.2mol/L，故v（CO₂）=$\frac{0.2mol/L}{2s}$=0.1mol/（L•s），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（CO₂）=$\frac{1}{2}$×0.1mol/（L•s）=0.05mol/（L•s），
故答案為：0.05mol/（L•s）；
③a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故a錯(cuò)誤；
b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故b正確，
c、t₁時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
（2）根據(jù)縱坐標(biāo)判斷，相同溫度下，脫氫率越高的效果越好，所以其比值為1：1時(shí)最好，脫氮反應(yīng)是氨氣和二氧化氮、一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，反�?yīng)的化學(xué)方程式：2NH₃+NO+NO₂?2N₂+3H₂O，
故答案為：1：1，2NH₃+NO+NO₂?2N₂+3H₂O；
（3）據(jù)題意，通O₂一極為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-，通NO₂一極為負(fù)極，電極反應(yīng)為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及圖象分析、熱化學(xué)、電化學(xué)知識(shí)等，注意圖象分析中的曲線的變化趨勢(shì)，題目難度中等．