Question

【題目】研究NO2、NO、CO污染物處理，對(duì)建設(shè)美麗中國具有重要意義。

（1）①NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)△H1=-234.00kJ/mol

②1/2N2(g)+1/2O2(g)=NO(g)△H2=-89.75kJ/mol

③2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)△H3=-112.30kJ/mol。

若NO2氣體和CO氣體反應(yīng)生成無污染氣體，其熱化學(xué)方程式為______________。

（2）某溫度下，向10L密閉容器中分別充入0.1molNO2和0.2molCO，發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡，容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/span>。

①0～10min內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=__________；

②若容器中觀察到_____，可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

③為增大污染物處理效率，起始最佳投料比為______；

④平衡后，僅將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，則平衡_____(填“右移”或“左移”或“不移動(dòng)”)。

（3）在高效催化劑作用下用NH3還原NO2進(jìn)行污染物處理。

①相同條件下，選用A、B、C三種催化劑進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量與時(shí)間變化如圖a。活化能最小的是______(用E(A)、E(B)、E(C)表示三種催化劑下該反應(yīng)活化能)。

②在催化劑A作用下測得相同時(shí)間處理NO2的量與溫度關(guān)系如圖b。試說明圖中曲線先增大后減小的原因________(假設(shè)該溫度范圍內(nèi)催化效率相同)。

（4）有人設(shè)想在含有NO2的酸性污水中加人填充有鋁粉的多孔活性炭顆粒進(jìn)行水的凈化。試結(jié)合電極反應(yīng)說明多孔活性炭的主要作用_____。

Answer 1

【答案】 2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g) △H=-868.8kJ/mol 4×10-4mol/(L.min) 體系內(nèi)氣體顏色不再改變 不移動(dòng) E(A) 低于300℃，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升高，反應(yīng)速率加快；高于300℃，反應(yīng)已平衡，隨溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行 活性炭在與鋁粉形成的原電池中作正極，發(fā)生反應(yīng)2NO2+8H++8e-=N2↑+4H2O，將NO2轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì)N2

【解析】（1）反應(yīng)①×4－②×2＋③×1得到：2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g) △H=-868.8kJ/mol。

（2） 2NO2(g) + 4CO(g) = N2(g) + 4CO2(g)

起始： 0.1 0.2 0 0

反應(yīng)： x 2x x/2 2x

平衡： 0.1－x 0.2－2x x/2 2x

恒溫恒容壓強(qiáng)的比等于氣體的物質(zhì)的量的比，所以 ，解得x=0.02mol。

①由上參加反應(yīng)的CO為0.04mol，反應(yīng)速率為= 4×10-4mol/(L.min)。

②反應(yīng)達(dá)平衡以后所有物質(zhì)的濃度都不變化，因?yàn)?/span>NO2的濃度不變，所以體系的顏色應(yīng)該也不變化，則觀察到顏色不變，證明反應(yīng)達(dá)平衡。

③為增大污染物處理效率，應(yīng)該保證反應(yīng)盡量轉(zhuǎn)化為生成物，即兩個(gè)反應(yīng)物都不過量，所以起始最佳投料比為。

④達(dá)平衡時(shí)一定有Q=K，現(xiàn)在僅將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，因?yàn)閮烧叩南禂?shù)相等，且一個(gè)在分子一個(gè)在分母，所以濃度商的比值Q不變，即Q依然等于K，反應(yīng)平衡不移動(dòng)。

（3）①一般來說，反應(yīng)的活化能越小，反應(yīng)的速率越快，所以E(A)最小。

②曲線為在催化劑A作用下測得相同時(shí)間處理NO2的量與溫度關(guān)系，則曲線上的點(diǎn)不一定代表平衡態(tài)。反應(yīng)速率慢的時(shí)候，該時(shí)間段不能達(dá)平衡，則速率越快，反應(yīng)的量越多；反應(yīng)速率很快的時(shí)候，反應(yīng)達(dá)平衡，則溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)的量減少。所以原因?yàn)?/span>：低于300℃，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升高，反應(yīng)速率加快；高于300℃，反應(yīng)已平衡，隨溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行。

（4）明顯這個(gè)處理過程是原電池，加入鋁和碳就組成了原電池的兩個(gè)電極，鋁為負(fù)極，碳為正極，其表面應(yīng)該發(fā)生NO2得電子轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾姆磻?yīng)，所以方程式為：2NO2+8H++8e-=N2↑+4H2O。