Question

【題目】大氣中的含氮化合物主要來源于汽車尾氣與工業(yè)廢氣排放。

（1）催化轉(zhuǎn)化器可使汽車尾氣中的主要污染物、進(jìn)行相互反應(yīng)，生成無毒物質(zhì)，減少汽車尾氣污染。

已知：

計算尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的________。

（2）催化還原氮氧化物技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為： 。反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，其它條件相同時，使用不同的催化劑A、B、C，產(chǎn)生的物質(zhì)的量隨時間變化如圖1所示。

①下列有關(guān)說法正確的是___________。

反應(yīng)在任何溫度下均可自發(fā)進(jìn)行

在催化劑A作用下，經(jīng)歷，平均反應(yīng)速率

使用催化劑C，達(dá)到平衡時，產(chǎn)率最小

分離出反應(yīng)體系中的有利于氮氧化物的脫除

②實驗室在密閉容器中加入、，達(dá)到平衡時氮氧化物脫氮率為，則平衡常數(shù)____________；只列出計算式，不必求出計算結(jié)果

③在催化劑A的作用下，經(jīng)過相同時間，測得脫氮率隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖2所示，據(jù)圖可知，在相同的時間內(nèi)，之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，之后溫度升高脫氮率逐漸減小假設(shè)催化劑活性不受影響，寫出脫氮率隨溫度變化的原因_________________。

（3）以連二硫酸根為媒介，使用間接電化學(xué)法也可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖所示：

①陰極區(qū)的電極反應(yīng)式為_________________；

②通電，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移電子時，可吸收的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為。則NO轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物的化合價為_________________。

Answer 1

【答案】 前反應(yīng)未平衡，脫氮率決定于速率，溫度越高速率越快，所以脫氮率增大，之后反應(yīng)達(dá)平衡，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，脫氮率減小

【解析】

(1).根據(jù)蓋斯定律計算出目標(biāo)方程式的焓變；

(2).①H<0，S〉0，G<0，反應(yīng)在任何溫度下均可自發(fā)進(jìn)行；

在催化劑A作用下，經(jīng)歷，圖像可以得到n(N2) =2.5×10-3mol，平均反應(yīng)速率v(N2)=，v(NO)=v(N2)；

使用催化劑C，不影響產(chǎn)率，只改變速率；

分離出反應(yīng)體系中的，減小生成物的濃度，平衡正向移動，有利于氮氧化物的脫除；

②達(dá)到平衡時氮氧化物脫氮率為，利用三段式求出化學(xué)平衡常數(shù)；

③300℃之后脫氮率減小，與升高溫度平衡逆向移動有關(guān)；

(3).過程轉(zhuǎn)移0.2mole，消耗NO的體積為896mL=0.896L，根據(jù)n==mol=0.04mol，設(shè)一氧化氮的氮元素的化合價降低到x，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量等于0.2=(+2-x)×0.04，解得x的值。

(1).已知: ①

②

③ ，根據(jù)蓋斯定律③×2-②-①可得: H；

(2) ① 。

H＜0，S〉0，反應(yīng)在任何溫度下均可自發(fā)進(jìn)行，故a正確；

在催化劑A作用下，經(jīng)歷，圖像可以得到n(N2) = 2.5mol×10-3，平均反應(yīng)速率v(N2)== =2.5×10-5mol/(Ls)，v(NO)=v(N2)=3×10-5mol/(Ls)，故b錯誤；

使用催化劑C，不影響產(chǎn)率，只改變速率，故c錯誤；

分離出反應(yīng)體系中的，減小生成物的濃度，平衡正向移動，有利于氮氧化物的脫除，故d正確；故答案選ad；

②達(dá)到平衡時氮氧化物脫氮率為，則轉(zhuǎn)化率為，則利用三段式：

所以平衡常數(shù)k==，故答案為：；

③300℃前反應(yīng)未平衡，脫氮率決定于速率，溫度越高速率越快，所以脫氮率增大；300℃之后脫氮率減小的原因是300℃之后反應(yīng)達(dá)平衡，脫氮率決定于平衡的移動，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，脫氮率減小，故答案為：300℃前反應(yīng)未平衡，脫氮率決定于速率，溫度越高速率越快，所以脫氮率增大；300℃之后反應(yīng)達(dá)平衡，脫氮率決定于平衡的移動，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，脫氮率減小；

(3)①由圖可知，陰極區(qū)通入液體主要含SO32，流出主要含S2O42，所以陰極區(qū)電極反應(yīng)式為：2 SO32+4H++2e=S2O42+2H2O，故答案為：2SO32+4H++2e=S2O42+2H2O；

②過程轉(zhuǎn)移0.2mole，消耗NO的體積為896mL=0.896L，根據(jù)n==mol=0.04mol，設(shè)一氧化氮的氮元素的化合價降低到x，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量等于0.2=(+2-x)×0.04，解得x=-3，故一氧化氮的化合價降低到-3，故答案為：-3。