Question

【題目】汽車尾氣是產生霧霾的主要因素，對廢氣的綜合治理是當前“打贏藍天保衛戰”的重要舉措。

（1）利用某些催化劑，可實現將空氣中的碳氧化物和氮氧化物轉化為無毒的大氣可循環物質。

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

②2C（s）+O2（g）2CO（g）△H2=-221.0kJmol-1

③C（s）+O2（g）CO2（g）△H3=-393.5kJmol-1

則反應2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）的△H=______kJmol-1；某溫度下，反應①、②、③的平衡常數分別為K1、K2、K3表示，則該反應的平衡常數K=______（用K1、K2、K3表示）。

（2）在同溫同壓下，一定量的NO和CO在不同催化劑條件下反應的能量變化如圖所示。當反應進行相同的時間時，測得催化劑______（填“1”或“2”）條件下NO轉化率更高，其原因是______。

（3）一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中充入NO和CO的混合氣體2mol，在催化劑作用下發生反應2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），達到平衡時，NO、CO的轉化率及N2的體積分數為 的關系如圖所示，表示NO轉化率的曲線為______（填“a”或“b”），該反應的平衡常數K=______。

（4）利用如圖所示的電解裝置能將NO變廢為寶，其中a、b為惰性電極。電極a的電極反應式為______。每轉移3mol電子，溶液中通過質子交換膜的離子的物質的量是______mol。

Answer 1

【答案】-746.5 2 催化劑2條件下活化能更低，反應速率更快，因此在相同時間NO轉化率更高 b 160 NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NO3－ 3

【解析】

(1)利用蓋斯定律完成；通過平衡常數的表達式得出K；

(2)從催化劑可以加快反應速率角度進行分析；

(3)根據橫坐標代表，隨著數值的增大，可以認為是增大n(NO)，則NO的轉化率降低，據此分析；利用三段式法計算出平衡常數；

(4)電極b產生H2，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，電極b為陰極，電極a為陽極，陽極上發生氧化反應，化合價升高，寫出電極反應式即可，電路中通過的電量相等，從而判斷出通過交換膜的離子的物質的量；

(1)利用目標反應方程式以及蓋斯定律，③×2－①－②，得出△H=[(－393.5)×2＋221.0－180. 5]kJ·mol－1=－746.5kJ·mol－1；①K1=，K2=，K3=，K=，K=；

(2)催化劑催化效率越高，相同時間內NO轉化率越高，根據圖像，催化劑2條件下活化能更低，反應速率更快，因此在相同時間NO轉化率更高；

(3)橫坐標代表，隨著數值的增大，可以認為是提高n(NO)，n(CO)不變，即NO的轉化率降低，根據圖像，曲線b表示NO的轉化率；NO和CO的混合氣體為2mol，=1，則n(NO)=n(CO)=1mol，此時NO的轉化率為80%，，K===160；

(4) 電極b產生H2，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，電極b為陰極，電極a為陽極，陽極上發生氧化反應，化合價升高，NO→HNO3，即電極反應式為NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NO3－；質子交換膜只允許H＋通過，通過電量相同，因此通過質子交換膜的H＋物質的量為3mol。