Question

【題目】Ⅰ．氮氧化物的存在會(huì)破壞地球環(huán)境，人們一直在積極探索改善大氣質(zhì)量的有效措施。已知：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+181.5kJ·mol－1

（1）氮氧化物是形成臭氧層空洞光化學(xué)煙霧、_______(列舉一種)等大氣污染現(xiàn)象的物質(zhì)之一。

（2）某科研小組嘗試?yán)�用固體表面催化工藝進(jìn)行NO的分解。若用、、和分別表示N2、NO、O2和固體催化劑，在固體催化劑表面分解NO的過(guò)程如圖所示。從吸附到解吸的過(guò)程中，能量狀態(tài)最低的是_______(填字母序號(hào))。

（3）溫度為T1時(shí)，在容積為1L的恒容密閉容器中充入0.6molNO2，僅發(fā)生反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g) △H>0，達(dá)平衡時(shí)c(O2)=0.2mol·L－1，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為______。實(shí)驗(yàn)測(cè)得：v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2)，v逆= v (NO2)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數(shù)，僅受溫度影響。當(dāng)溫度改變?yōu)?/span>T2時(shí)，若k正=k逆，則T1_____T2(填“>”或“<”)。

Ⅱ．氮氧化物(NOx)是電廠主要排放的污染物之一。工業(yè)上采用氨脫硝處理后排放，原理如下：

①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1；

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1；

當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，NH3發(fā)生氧化反應(yīng)：

③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1。

（4）反應(yīng)②中的a=______。

（5）反應(yīng)②中，常用的催化劑有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。下列表示兩種催化劑在反應(yīng)②催化過(guò)程中的能量變化示意圖合理的是______(填選項(xiàng)字母)。

Ⅲ．利用電解法處理高溫空氣中稀薄的NO(O2濃度約為NO濃度的10倍)，裝置示意圖如下，固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)O2－

（6）陰極的電極反應(yīng)式為______。

（7）消除一定量的NO所消耗的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算量，可能的原因是(不考慮物理因素)______。

（8）通過(guò)更換電極表面的催化劑可明顯改善這一狀況，利用催化劑具有______性。

Answer 1

【答案】霧霾（或酸雨） C 0.8 < -1815.0 B 2NO+4e-=N2+2O2- 陰極發(fā)生副反應(yīng)O2+4e-=2O2- 選擇

【解析】

（1）氮氧化物是形成臭氧層空洞光化學(xué)煙霧、霧霾、酸雨等大氣污染現(xiàn)象的物質(zhì)之一；

（2）破壞化學(xué)鍵需要吸收能量，形成化學(xué)鍵需要放出能量，能量越高越不穩(wěn)定，越低越穩(wěn)定；

（3）升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；

（4）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算a值；

（5）反應(yīng)②中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，根據(jù)計(jì)算反應(yīng)②的反應(yīng)，生成物能量小于反應(yīng)物；

（6）陰極發(fā)生還原反應(yīng)；

（7）陰極發(fā)生副反應(yīng)：O2+4e-=2O2-；

（8）催化劑具有選擇性。

（1）氮氧化物是形成臭氧層空洞光化學(xué)煙霧、霧霾、酸雨等大氣污染現(xiàn)象的物質(zhì)之一，

故答案為：霧霾、酸雨；

（2）從機(jī)理可以看出，首先A狀態(tài)中，NO被吸附到催化劑表面，B狀態(tài)為NO變?yōu)?/span>N原子和O原子，這個(gè)過(guò)程需要吸收能量，C狀態(tài)為N原子和N原子結(jié)合變成N2，O原子和O原子結(jié)合變成O2，這個(gè)過(guò)程為成鍵過(guò)程，需要放出能量，體系能量降低，

故答案為：C。

（3）由題給數(shù)據(jù)可知，溫度為T1時(shí)，c(NO2)=(0.6mol/L-0.4mol/L)、c(NO)=0.4mol/L、 c(O2)=0.2mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K==0.8；

達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，根據(jù)k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2)，且k正=k逆，可知

c2(NO2)=c2(NO)·c(O2)，此時(shí)K==1>0.8，由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，所以T1<T2，

故答案為：0.8 ；<；

（4）已知①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1；

③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1；

根據(jù)蓋斯定律，[①5-③]4得②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=[(－1632.4kJ·mol－1）5－(－902.0kJ·mol－1）]4=akJ·mol－1；則a=-1815.0

故答案為：-1815.0；

（5）反應(yīng)②中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，根據(jù)計(jì)算反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，故生成物的總能量小于反應(yīng)物的，B圖符合題意，選B，

故答案為：B；

（6）根據(jù)裝置示意圖可知，陰極反應(yīng)為：2NO+4e-=N2+2O2-，

故答案為：2NO+4e-=N2+2O2-；

（7）消除一定量的一氧化氮所消耗的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算量，是由于陰極發(fā)生副反應(yīng)：O2+4e-=2O2-；

故答案為：陰極發(fā)生副反應(yīng)：O2+4e-=2O2-；

（8）通過(guò)更換電極表面的催化劑可明顯改善這一狀況，利用催化劑具有選擇性。

故答案為：選擇。