Question

【題目】研究發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)化成無污染氣體參與大氣循環(huán)。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。

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

①下列能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________。

A．體系壓強(qiáng)保持不變 B．NO和CO的轉(zhuǎn)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(duì)分子質(zhì)量保持不變

②前10min以N2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(N2)＝_______________；T℃時(shí)該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______________；平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，平衡將_______移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不）。15min時(shí)，若降低溫度，導(dǎo)致n(NO)發(fā)生如圖所示的變化，則該反應(yīng)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(guān)鍵。

（3）如圖電解裝置可將霧霾中的NO、SO2分別轉(zhuǎn)化為NH4+和SO42－。

物質(zhì)A的化學(xué)式為_____________，陰極的電極反應(yīng)式是________________________。

Answer 1

【答案】除標(biāo)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(jù)蓋斯定律：②×2①得到：2NO2（g）+4CO（g）4CO2（g）+N2（g）△H=－1199.5kJ/mol。

（2）①反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)是在恒溫恒容條件下進(jìn)行的。A．本反應(yīng)是反應(yīng)后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故體系壓強(qiáng)保持不變時(shí)說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B．因NO和CO的物質(zhì)的量相等且轉(zhuǎn)化的量也相等，則NO和CO的轉(zhuǎn)化率一直相等，故NO和CO的轉(zhuǎn)化率相等時(shí)不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．混合氣體的質(zhì)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(shí)不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；D．混合氣體的總質(zhì)量不變，總的物質(zhì)的量在改變，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變時(shí)說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確；答案選AD；

②起始時(shí)，NO為0.4mol，平衡時(shí)NO為0.2mol，

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

起始量：0.4mol 0.4mol 0 0

轉(zhuǎn)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(shí)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(xué)反應(yīng)速率v(N2)＝0.1mol÷2L÷10min=0.005mol/(L·min)；

K＝＝5(mol/L)-1；

平衡時(shí)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(dòng)；

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

（3）電解裝罝可將霧霾中的NO、SO2分別轉(zhuǎn)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(zhì)A為硫酸，其化學(xué)式為H2SO4；電解時(shí)，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(zhuǎn)化為NH4+，則陰極的電極反應(yīng)式是NO + 6H+ + 5e－= NH4+ +H2O。