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＝－393.5 kJ·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______________。

（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CO2、N2兩種氣體，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	CO2/mol	N2/mol	P/MPa
200℃	2.000	0.0400	0.0300	0.0300	3.93
X	2.005	0.0500	0.0250	0.0250	4.56

容器中發生反應的化學方程式為C(s) +2NO(g) CO2(g) +N2(g)；根據上表數據，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】-746.5 溫度低，催化劑活性低，反應速率慢 v(Ⅰ)> v（Ⅲ）> v（Ⅱ） > 0.5625 陽極 2HSO3- +2H+ +2e-=S2O42-+2H2O

【解析】

（1）①根據蓋斯定律計算2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)的△H；②根據影響反應速率的因素分析；汽車冷啟動時溫度低，反應速率慢；根據曲線的拐點時間來確定化學反應速率的大小；（2）同體積、同物質的量，氣體壓強隨溫度升高而增大；根據平衡常數表達式計算Kp；（3）A極HSO3-S2O42-，硫元素化合價降低，A為陰極，B為陽極。

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

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

Ⅲ、2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1，根據蓋斯定律Ⅱ×2-Ⅰ-Ⅲ得2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H=(－393.5)×2-180.5+221=-746.5 kJ·mol－1；

②汽車冷啟動時溫度低，催化劑活性低，反應速率慢，所以前0﹣10s 階段，CO、NO百分含量沒明顯變化；根據圖象中達到平衡所用時間，可知反應速率v(Ⅰ)> v（Ⅲ）> v（Ⅱ）；

（2）同體積、同物質的量，氣體壓強隨溫度升高而增大，達到平衡時，2組實驗氣體的總物質的量相同，容器體積相等，溫度越高壓強越大，所以X>200℃；Kp= =0.5625；

（3）A極HSO3-S2O42-，硫元素化合價降低，A為陰極、B為陽極，A極的電極反應式為2HSO3- +2H+ +2e-=S2O42-+2H2O。