Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NO2、NO、CO、NO2等大氣污染物和水污染物的處理對(duì)建設(shè)美麗中國(guó)具有重要意義。

（1）已知：①NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g)ΔH＝-234 kJ/mol該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1（下同）

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH＝+179.5 kJ/mol K2

③2NO(g) +O2(g)2NO2(g) ΔH＝-112.3 kJ/mol K3

試寫(xiě)出NO與CO反應(yīng)生成無(wú)污染物氣體的熱化學(xué)方程式____________________；

以及此熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=________（用K1、K2、K3表示）。

（2）①一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)不同溫度下測(cè)定的氮氧化物轉(zhuǎn)化率如圖1所示。溫度高于710K時(shí)，隨溫度的升高氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是________。

②已知：測(cè)定空氣中NO和CO含量常用的方法有兩種：

方法1：電化學(xué)氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖2所示，則工作電極的反應(yīng)式為____；

方法2：氧化還原滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣、將氮氧化物轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸，用酸堿中和滴定法測(cè)定強(qiáng)酸濃度。寫(xiě)出NO與H2O2溶液反應(yīng)的離子方程式：________________。

（3）NO2會(huì)污染環(huán)境，可用Na2CO3溶液吸收NO2 并生成CO2，已知9.2gNO2氣體和Na2CO3溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，恰好反應(yīng)后，使得溶液中的CO2完全逸出，所得溶被呈弱堿性，則溶液中存在的所有離子濃度大小關(guān)系是____________________________。

（4）利用脫氮菌可凈化低濃度NO廢氣。當(dāng)廢氣在塔內(nèi)停留時(shí)間均為90s的情況下，測(cè)得不同條件下NO的脫氮率如圖I、Ⅱ所示。

①由圖I知，當(dāng)廢氣中的NO含量增加時(shí)，宜選用___________法提高脫氮的效率。

②圖Ⅱ中，循環(huán)吸收液加入Fe2+、Mn2+，提高了脫氮的效率，其可能原因?yàn)?/span>___________。

（5）研究表明：NaClO/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時(shí)有效脫硫、脫硝。圖Ⅲ所示為復(fù)合吸收劑組成一定時(shí)，溫度對(duì)脫硫脫硝的影響。溫度高于60℃后，NO去除率下降的原因?yàn)?/span>___________。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-759.8kJ/mol 溫度升高到710 K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低 CO-2e-+H2O=CO2+2H+ 2NO+3H2O2=2NO3-+2H2O+2H+ c(Na+)>c(NO3-)>c NO2-)>c(OH-)>c(H+) 好氧硝化 Fe2+、Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用 溫度升高H2O2分解速率加快；

【解析】

根據(jù)NO的化合價(jià)變化，從氧化還原反應(yīng)的角度推斷出反應(yīng)生成物，再根據(jù)鹽類(lèi)的水解原理分析溶液中的離子濃度大小；根據(jù)圖像變化，從影響反應(yīng)的各方面因素角度分析解答。

(1)將熱反應(yīng)方程式①×2+③-②，可以得到2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=2 K1+ K3- K2=-759.8kJ/mol，總反應(yīng)方程式是通過(guò)反應(yīng)①×2+③-②的疊加得到總方程，則總方程的平衡常數(shù)等于分方程的平衡常數(shù)的冪之積，即；

故答案為：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-759.8kJ/mol， ；

(2) ①溫度低于710K時(shí)，反應(yīng)為達(dá)到平衡狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到710 K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，而此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度時(shí)，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低；

故答案為：溫度升高到710 K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低；

②該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極是負(fù)極，負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CO-2e-+H2O═CO2+2H+；

NO被H2O2溶液氧化成強(qiáng)酸硝酸，雙氧水被還原成水，則反應(yīng)的離子方程式2NO+3H2O2═2NO3-+2H2O+2H+；故答案為：CO-2e-+H2O═CO2+2H+；2NO+3H2O2═2NO3-+2H2O+2H+；

(3) 9.2gNO2的物質(zhì)的量為：=0.2mol，Na2CO3溶液完全反應(yīng)生成CO2時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol，反應(yīng)中只有N元素化合價(jià)變化，則N的化合價(jià)分別由+4價(jià)變化為+5價(jià)和+3價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2，在堿性溶液中應(yīng)生成NaNO3和NaNO2，二者濃度相等，NO2-水解使溶液呈弱堿性，所得溶液中的離子濃度大小關(guān)系為c（Na+）>c（NO3-）>c（NO2-）>c（OH-）>c（H+）；

故答案為：c(Na+)>c(NO3-)>c NO2-)>c(OH-)>c(H+)；

(4) ①?gòu)膱D中觀察可知，好氧硝化法收受NO濃度變化影響不大，所以當(dāng)廢氣中的NO含量增加時(shí)，宜選用好氧硝化法提高脫氮的效率；

故答案為：好氧硝化；

②圖Ⅱ中，循環(huán)吸收液加入Fe2+、Mn2+，提高了脫氮的效率，是因?yàn)?/span>Fe2+、Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用；

故答案為：Fe2+、Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用；

(5)當(dāng)溫度高于60℃后，雙氧水受熱分解速率加快，致使NO去除率下降；

故答案為：溫度升高H2O2分解速率加快。