Question

【題目】研究CO、NOx、SO2等的處理方法對環(huán)境保護(hù)有重要意義。

（1）科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，其反應(yīng)為：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) △H=－746.8kJ·mol-1

①為了研究外界條件對該反應(yīng)的影響，進(jìn)行下表三組實(shí)驗(yàn)，測得不同時(shí)刻NO的濃度(c)隨時(shí)間變化的趨勢如圖1所示。1、2、3代表的實(shí)驗(yàn)編號依次是___________。（已知在使用等質(zhì)量催化劑時(shí)，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。）

實(shí)驗(yàn) 編號	溫度 (℃)	NO初始濃度(mol·L－1)	CO初始濃度 (mol·L－1)	催化劑比表面積(m2·g－1)	催化劑用量(g)
Ⅰ	280	1.20×10－3	5.80×10－3	82	50
Ⅱ	280	1.20×10－3	5.80×10－3	124	50
Ⅲ	350	1.20×10－3	5.80×10－3	124	50

②圖2表示NO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨溫度、壓強(qiáng)變化的示意圖。X表示的是__________，理由是________；Y表示的是________，且Y1________Y2（填“>”或“<”）。

（2）一定溫度下，將NO2與SO2以體積比1:2置于密閉容器中發(fā)生反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，達(dá)到平衡時(shí)SO3的體積分?jǐn)?shù)為25%。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______。

（3）利用原電池反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)NO2的無害化，總反應(yīng)為6NO2+8NH37N2+12H2O，電解質(zhì)溶液為堿性。工作一段時(shí)間后，該電池負(fù)極區(qū)附近溶液pH________（填“變大”、“變小”或“不變”），正極電極反應(yīng)式為_______。

Answer 1

【答案】 Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ 溫度 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向左移動(dòng)，α(NO)降低 該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡向右移動(dòng)，α(NO)增大 壓強(qiáng) 1.8 變小 2NO2+8e－+4H2O N2+8OH－

【解析】試題分析：（1）①先達(dá)到平衡，說明反應(yīng)速率快，溫度高，3首先達(dá)到平衡，說明3的溫度最高，即曲線3為III，其他條件相同，催化劑表面積大，反應(yīng)速率加快，但對平衡無影響，因此曲線1是II，則曲線2為I；②如果X為溫度，根據(jù)線的走向，正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，隨著溫度的升高，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，NO的轉(zhuǎn)化率降低，符合線的走向，因此X為溫度，假設(shè)X為壓強(qiáng)，反應(yīng)前氣體系數(shù)之和大于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和，隨著壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，不符合線的走向，因此X為溫度，Y為壓強(qiáng)，作等溫線，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，即Y2>Y1；(2) NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始： 1 2 0 0

變化： x x x x

平衡： 1－x 2－x x x

因此有x/3×100%=25%，解得x=0.75，K=c(NO)×c(SO3)/[c(SO2)×c(NO2]=0.75×0.75/(0.25×1.25)=1.8；(3)負(fù)極區(qū)失去電子，化合價(jià)升高，因此NH3在負(fù)極反應(yīng)，反應(yīng)式為2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，消耗OH－，c(OH－)降低，pH變小，NO2在正極上反應(yīng)，NO2得到電子，正極反應(yīng)式為2NO2+8e－+4H2ON2+8OH－。