Question

【題目】目前汽車尾氣中的NO處理有以下幾種方法：

（1）在汽車排氣管上安裝催化轉化器。NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉換器中發生反應：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H 。

①已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1＝＋180.5kJ·mol－1

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2＝－393.5kJ·mol－1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1

則△H=______。

②一個興趣小組對某汽車冷啟動時的尾氣催化處理過程中CO、NO百分含量隨時間變化如圖1所示，前0﹣10s 階段，CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是_____________________。同時該小組在固定容積為2L的密閉容器中通入NO和CO各2mol進行反應，n(CO2)隨溫度（T）、壓強（P）和時間（t）的變化曲線如圖2所示，圖中的曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應反應從開始到平衡時用CO2表示的平均反應速率分別為v(Ⅰ)、v（Ⅱ）、v（Ⅲ），則三者大小關系為______________。

圖1 圖2

（2）活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO。在1L恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質的物質的量以及容器內壓強如下表：

	活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol	P/MPa
200℃	2.000	0.0400	0.0300	0.0300	3.93
X	2.005	0.0500	0.0250	0.250	4.56

根據上表數據，寫出容器中發生反應的化學方程式____，并判斷X_____200℃（用“＞”、“＜“或“=”填空），計算反應體系在200℃時的平衡常數Kp =_____（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×體積分數）。

（3）用間接電化學法除去NO的過程，如圖所示。已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，B極為_________(填“陽極”或“陰極”)；寫出A極的電極反應式：____________。

Answer 1

【答案】 -746.5kJ·mol－1 尚未達到催化劑工作溫度（或尚未達到反應的溫度） v(Ⅰ)>v（Ⅲ）>v（Ⅱ） C+2NON2+CO2 ＞ 0.5625 陽極 2HSO3-+2e－+2H＋==S2O42-+2H2O

【解析】分析：（1）①根據蓋斯定律解答；②根據曲線的拐點時間來確定化學反應速率的大小；
（2）根據溫度對化學平衡的影響知識來回答判斷，根據三段式來進行計算，據化學平衡移動的影響因素來確定轉化率的變化；（3）由HSO3-到S2O42-，硫元素的化合價降低分析。
詳解：（1）① 2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H，

①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1＝＋180.5kJ·mol－1

② C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2＝－393.5kJ·mol－1

③2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1，

則根據蓋斯定律可知②×2-①-③即得到反應2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)的反應熱△H=2△H2-△H1－△H3=（-393.5kJ·mol－1）×2-180.5kJ·mol－1

-（-221kJ·mol－1）=-746.5kJ·mol－1 。
②從圖1看出CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是尚未達到催化劑工作溫度（或尚未達到反應的溫度）。

根據圖象中，達平衡用到的時間，可以知道反應速率是：υ（Ⅰ）＞υ（Ⅲ）＞υ（Ⅱ），故答案為：υ（Ⅰ）＞υ（Ⅲ）＞υ（Ⅱ）；
（2）由題設信息及表中數據可知C、NO、A、B反應的化學計量比為0.03:0.06:0.03:0.03=1:2:1:1，且C被氧化，結合原子守恒可推出生成物為N2和CO2，則反應方程式為： C+2NON2+CO2；

反應前后氣體的物質的量不變，溫度升高壓強增大；

Kp== =0.5625，

故答案為：C+2NON2+CO2；＞；0.5625；

（3）由HSO3-到S2O42-，硫元素的化合價降低，可知該電極反應得電子，在電解池的陰極附近發生，B極為陽極，A極為陰極，電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，為酸性環境，因此陰極附近電極反應式為2 HSO3-+2e-+2H+= S2O42-+2H2O ；因此，本題答案為：陽極 ；2HSO3-+2e－+2H＋==S2O42-+2H2O。